ES2665894T3

ES2665894T3 - Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products manufactured in this way

Info

Publication number: ES2665894T3
Application number: ES04751364.3T
Authority: ES
Inventors: John J. Hebda; Randall W. Hickman; Ronald A. Graham
Original assignee: ATI Properties LLC
Current assignee: ATI Properties LLC
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2004-05-05
Publication date: 2018-04-30
Anticipated expiration: 2024-05-05
Also published as: CA2525084A1; CN1816641A; US20120003118A1; EP2615187A2; TWI325895B; EP1664364A1; US20040221929A1; KR20060057532A; EP2615187A3; US20140060138A1; RU2005138314A; US8048240B2; JP5133563B2; EP1664364B1; US9796005B2; EP2615187B1; CA2525084C; KR101129765B1; US8597443B2; CN1816641B

Abstract

Un método para formar un artículo a partir de una aleación de titanio α-ß que consiste en, en porcentajes en peso, de 2,9 a 5,0 de aluminio, de 2,0 a 3,0 de vanadio, de 0,4 a 2,0 de hierro, de 0,2 a 0,3 de oxígeno, de 0,005 a 0,3 de carbono, de 0,001 a 0,02 de nitrógeno, menos de 0,5 de otros elementos, el resto titanio e impurezas accidentales, comprendiendo el método: trabajar en frío la aleación de titanio α-ß a una temperatura de hasta menos de 677 °C (1250 °F).A method of forming an article from an α-β titanium alloy consisting of, in weight percentages, 2.9 to 5.0 aluminum, 2.0 to 3.0 vanadium, 0, 4 to 2.0 iron, 0.2 to 0.3 oxygen, 0.005 to 0.3 carbon, 0.001 to 0.02 nitrogen, less than 0.5 other elements, balance titanium e accidental impurities, the method comprising: cold working the α-ß titanium alloy at a temperature down to less than 677 ° C (1250 ° F).

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Procesamiento de aleaciones de titanio-aluminio-vanadio y productos fabricados de ese modo Antecedentes de la invención Campo de la invenciónProcessing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products manufactured in this way Background of the invention Field of the invention

La presente invención se refiere a métodos novedosos de procesamiento de determinadas aleaciones de titanio que comprenden aluminio, vanadio, hierro y oxígeno, a artículos fabricados usando dichos métodos de procesamiento, y a novedosos artículos que incluyen dichas aleaciones.The present invention relates to novel methods of processing certain titanium alloys comprising aluminum, vanadium, iron and oxygen, articles manufactured using said processing methods, and novel articles including said alloys.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

AntecedentesBackground

Ya desde el inicio de la década de 1950, se reconoció que el titanio tiene propiedades que lo hacen atractivo para su uso como blindaje estructural frente a proyectiles de armas pequeñas. Se siguió la investigación de aleaciones de titanio para el mismo fin. Una aleación de titanio conocida para su uso como blindaje balístico es la aleación Ti-6AI- 4V, que comprende concretamente titanio, 6 por ciento en peso de aluminio, 4 por ciento en peso de vanadio y, normalmente, menos de 0,20 por ciento en peso de oxígeno. Otra aleación de titanio usada en aplicaciones de blindaje balístico incluye 6,0 por ciento en peso de aluminio, 2,0 por ciento en peso de hierro, un contenido de oxígeno relativamente bajo de 0,18 por ciento en peso, menos de 0,1 por ciento en peso de vanadio y posiblemente otros elementos traza. Aún otra aleación de titanio que se ha demostrado adecuada para aplicaciones de blindaje balístico es la aleación de titanio alfa-beta (a-p) de la Patente de los Estados Unidos n.° 5.980.655, expedida el 9 de noviembre de 1999 a Kosaka. Además de titanio, la aleación reivindicada en la patente '655, a la que se denomina en el presente documento la "aleación de Kosaka", incluye, en porcentajes en peso, aproximadamente 2,9 a aproximadamente 5,0 de aluminio, aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 de vanadio, aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2,0 de hierro, más de 0,2 a aproximadamente 0,3 de oxígeno, aproximadamente 0,005 a aproximadamente 0,03 de carbono, aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,02 de nitrógeno, y menos de aproximadamente 0,5 de otros elementos.Since the beginning of the 1950s, it was recognized that titanium has properties that make it attractive for use as a structural shield against small arms projectiles. The investigation of titanium alloys was continued for the same purpose. A titanium alloy known for use as ballistic shielding is the Ti-6AI-4V alloy, which specifically comprises titanium, 6 percent by weight of aluminum, 4 percent by weight of vanadium and, usually, less than 0.20 per Oxygen weight percent. Another titanium alloy used in ballistic armor applications includes 6.0 percent by weight of aluminum, 2.0 percent by weight of iron, a relatively low oxygen content of 0.18 percent by weight, less than 0, 1 percent by weight vanadium and possibly other trace elements. Yet another titanium alloy that has been proven suitable for ballistic shielding applications is the alpha-beta (a-p) titanium alloy of U.S. Patent No. 5,980,655, issued November 9, 1999 to Kosaka. In addition to titanium, the alloy claimed in the '655 patent, which is referred to herein as the "Kosaka alloy", includes, in weight percentages, about 2.9 to about 5.0 of aluminum, about 2 , 0 to about 3.0 vanadium, about 0.4 to about 2.0 iron, more than 0.2 to about 0.3 oxygen, about 0.005 to about 0.03 carbon, about 0.001 to about 0 , 02 of nitrogen, and less than about 0.5 of other elements.

Se ha demostrado que las placas de blindaje formadas a partir de las aleaciones de titanio anteriores satisfacen determinadas normas de V50 establecidas por el ejército para denotar el rendimiento balístico. Estas normas incluyen aquellas en, por ejemplo, MIL-DTL-96077F, "Especificación detallada, placa de blindaje y aleaciones de titanio soldables". La V50 es la velocidad media de un tipo de proyectil específico que se necesita para penetrar en una placa de aleación que tiene dimensiones específicas y se posiciona con relación al punto de tiro del proyectil de una manera especificada.It has been shown that armor plates formed from the above titanium alloys meet certain V50 standards set by the army to denote ballistic performance. These standards include those in, for example, MIL-DTL-96077F, "Detailed specification, armor plate and weldable titanium alloys". The V50 is the average speed of a specific type of projectile that is needed to penetrate an alloy plate that has specific dimensions and is positioned relative to the projectile's firing point in a specified manner.

Las aleaciones de titanio anteriores se han usado para producir blindaje balístico porque cuando se evalúan frente a muchos tipos de proyectiles, las aleaciones de titanio proporcionan un mejor rendimiento balístico usando menos masa que el acero o el aluminio. A pesar de que determinadas aleaciones de titanio son más "eficientes en masa" que el acero y el aluminio frente a determinadas amenazas balísticas, existe una ventaja significativa para mejorar aún más el rendimiento balístico de las aleaciones de titanio conocidas. Además, el proceso de producción de una placa de blindaje balístico a partir de las aleaciones de titanio anteriores puede ser complicado y costoso. Por ejemplo, la patente '655 describe un método en el que una aleación de Kosaka que se ha procesado termomecánicamente mediante múltiples etapas de forjado a una microestructura a+p mixta se lamina en caliente y se recuece para producir una placa de blindaje balístico de un calibre deseado. La superficie de la placa laminada en caliente desarrolla costra y óxidos a altas temperaturas de procesamiento, y debe estar condicionada por una o más etapas de tratamiento de superficie como molienda, mecanizado, granallado, decapado, etc. Esto complica el proceso de fabricación, lo que da como resultado pérdidas de rendimiento y aumenta el costo de la placa balística terminada.Previous titanium alloys have been used to produce ballistic shielding because when evaluated against many types of projectiles, titanium alloys provide better ballistic performance using less mass than steel or aluminum. Although certain titanium alloys are more "mass efficient" than steel and aluminum against certain ballistic threats, there is a significant advantage to further improve the ballistic performance of known titanium alloys. In addition, the process of producing a ballistic armor plate from the above titanium alloys can be complicated and expensive. For example, the '655 patent describes a method in which a Kosaka alloy that has been thermomechanically processed by multiple forging stages to a mixed a + p microstructure is hot rolled and recoated to produce a ballistic shield plate of a desired caliber. The surface of the hot-rolled plate develops crust and oxides at high processing temperatures, and must be conditioned by one or more stages of surface treatment such as grinding, machining, shot blasting, pickling, etc. This complicates the manufacturing process, which results in performance losses and increases the cost of the finished ballistic plate.

Dadas las propiedades ventajosas de resistencia a peso de determinadas aleaciones de titanio usadas en aplicaciones de blindaje balístico, sería deseable fabricar artículos distintos de la placa balística de estas aleaciones. Sin embargo, en general se cree que no es posible aplicar fácilmente técnicas de fabricación distintas del simple laminado en caliente a muchas de estas aleaciones de titanio de alta resistencia. Por ejemplo, Ti-6AI-4V en forma de placa se considera de una resistencia demasiado alta para el laminado en frío. Así, la aleación se produce normalmente en forma de chapa a través de un complicado proceso de "laminación de paquetes" en el que dos o más placas de Ti-6AI-4V que tienen un espesor intermedio se apilan y se encierran en una lata de acero. La lata y su contenido se laminan en caliente, y las placas individuales se retiran y se muelen, se decapan y se recortan. El proceso es costoso y puede tener un bajo rendimiento dada la necesidad de moler y decapar las superficies de las chapas individuales. De forma similar, se cree convencionalmente que la aleación de Kosaka tiene una resistencia relativamente alta al flujo a temperaturas por debajo del intervalo de temperatura de laminación a-p. Por tanto, no se conoce que forme artículos distintos a la placa balística de la aleación de Kosaka, y solo se sabe que forma dicha placa usando la técnica de laminado en caliente generalmente descrita en la patente '655. El laminado en caliente esGiven the advantageous properties of resistance to weight of certain titanium alloys used in ballistic armor applications, it would be desirable to manufacture articles other than the ballistic plate of these alloys. However, it is generally believed that it is not possible to easily apply manufacturing techniques other than simple hot rolling to many of these high strength titanium alloys. For example, Ti-6AI-4V in the form of a plate is considered too high strength for cold rolling. Thus, the alloy is normally produced in the form of a sheet through a complicated "package lamination" process in which two or more Ti-6AI-4V plates having an intermediate thickness are stacked and enclosed in a can of steel. The can and its contents are hot rolled, and the individual plates are removed and ground, stripped and trimmed. The process is expensive and can have poor performance given the need to grind and strip the surfaces of the individual sheets. Similarly, it is conventionally believed that Kosaka alloy has a relatively high resistance to flow at temperatures below the rolling temperature range a-p. Therefore, it is not known to form articles other than the ballistic plate of the Kosaka alloy, and it is only known that it forms such a plate using the hot rolling technique generally described in the '655 patent. Hot rolling is

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adecuado para la producción de formas de producto relativamente rudimentarias, y también necesita una aportación de energía relativamente alta.suitable for the production of relatively rudimentary product forms, and also needs a relatively high energy input.

Considerando la descripción anterior de métodos convencionales de procesamiento de determinadas aleaciones de titanio conocidas para su uso en aplicaciones de blindaje balístico, existe la necesidad de un método para procesar dichas aleaciones a las formas deseadas, incluyendo formas que no sean placas, sin el gasto, la complejidad y la pérdida de rendimiento, y requisitos de aportación de energía de los procesos de trabajo de alta temperatura conocidos.Considering the above description of conventional methods of processing certain titanium alloys known for use in ballistic shielding applications, there is a need for a method to process said alloys to the desired shapes, including non-plate shapes, without the expense, the complexity and loss of performance, and energy input requirements of known high temperature work processes.

SumarioSummary

Con el fin de abordar las necesidades descritas anteriormente, la presente divulgación proporciona nuevos métodos de procesamiento de la aleación titanio a-p-aluminio-vanadio descrita y reivindicada en la patente '655, y también describe artículos novedosos que incluyen la aleación de titanio a-p.In order to address the needs described above, the present disclosure provides new methods of processing the a-p-aluminum-vanadium titanium alloy described and claimed in the '655 patent, and also describes novel articles that include the a-p titanium alloy.

Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un método para formar un artículo a partir de una aleación de titanio a-p que comprende, en porcentajes en peso, de aproximadamente 2,9 a aproximadamente 5,0 de aluminio, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 de vanadio, de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2,0 de hierro, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,3 de oxígeno, de aproximadamente 0,005 a aproximadamente 0,3 de carbono, de aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,02 de nitrógeno, y menos de aproximadamente 0,5 de otros elementos. El método comprende trabajar en frío la aleación de titanio a-p. En determinadas realizaciones, el trabajo en frío puede realizarse con la aleación a una temperatura en el intervalo de temperatura ambiente hasta de aproximadamente 1250 °F (aproximadamente 677 °C). En determinadas otras realizaciones, la aleación a-p se trabaja en frío a una temperatura que oscila entre la temperatura ambiente hasta aproximadamente 1000 °F (aproximadamente 538 °C). Antes del trabajo en frío, la aleación de titanio a-p se puede trabajar opcionalmente a una temperatura superior a aproximadamente 1600 °F (aproximadamente 871 °C) para proporcionar a la aleación una microestructura que propicia la deformación en frío durante el trabajo en frío.One aspect of the present disclosure relates to a method of forming an article from an ap titanium alloy comprising, in weight percentages, from about 2.9 to about 5.0 of aluminum, from about 2.0 to about 3.0 vanadium, about 0.4 to about 2.0 iron, about 0.2 to about 0.3 oxygen, about 0.005 to about 0.3 carbon, about 0.001 to about 0 , 02 of nitrogen, and less than about 0.5 of other elements. The method comprises cold working the titanium alloy a-p. In certain embodiments, cold work can be performed with the alloy at a temperature in the range of room temperature to about 1250 ° F (about 677 ° C). In certain other embodiments, the a-p alloy is cold worked at a temperature ranging from room temperature to about 1000 ° F (about 538 ° C). Prior to cold work, the a-p titanium alloy can be optionally worked at a temperature above approximately 1600 ° F (approximately 871 ° C) to provide the alloy with a microstructure that promotes cold deformation during cold work.

La presente divulgación también se refiere a artículos fabricados por los novedosos métodos descritos en el presente documento. En determinadas realizaciones, un artículo formado por una realización de dichos métodos tiene un espesor de hasta 10,2 cm (4 pulgadas) y muestra propiedades a temperatura ambiente que incluyen resistencia a la tracción de al menos 827 MPa (120 KSI) y resistencia a la tracción final de al menos 896 MPa (130 KSI). Además, en determinadas realizaciones, un artículo formado por una realización de dichos métodos muestra un alargamiento de al menos 10 %.The present disclosure also refers to articles manufactured by the novel methods described herein. In certain embodiments, an article formed by one embodiment of said methods has a thickness of up to 10.2 cm (4 inches) and shows ambient temperature properties that include tensile strength of at least 827 MPa (120 KSI) and resistance to the final traction of at least 896 MPa (130 KSI). In addition, in certain embodiments, an article formed by an embodiment of said methods shows an elongation of at least 10%.

Los inventores han determinado que cualquier técnica adecuada de trabajo en frío puede adaptarse para su uso con la aleación de Kosaka. En determinadas realizaciones no limitantes, se usan una o más etapas de laminado en frío para reducir el espesor de la aleación. Ejemplos de artículos que pueden fabricarse mediante dichas realizaciones incluyen una chapa, una tira, una lámina y una placa. En el caso de que se usen al menos dos etapas de laminación en frío, el método también puede incluir recocer el intermedio de aleación de etapas sucesivas de laminación en frío para reducir las tensiones dentro de la aleación. En algunas de estas realizaciones, al menos una etapa de laminación en frío sucesiva de recocido intermedio de alivio de tensión puede realizarse en una línea de horno de recocido continuo.The inventors have determined that any suitable cold work technique can be adapted for use with the Kosaka alloy. In certain non-limiting embodiments, one or more cold rolling steps are used to reduce the thickness of the alloy. Examples of items that can be manufactured by such embodiments include a sheet, a strip, a sheet and a plate. In the case where at least two cold rolling stages are used, the method may also include annealing the alloy intermediate of successive cold rolling steps to reduce the stresses within the alloy. In some of these embodiments, at least one successive cold rolling stage of intermediate stress relief annealing can be performed in a continuous annealing furnace line.

También se divulga en el presente documento un novedoso método de fabricación de una placa de blindaje de una aleación de titanio a-p que incluye, en porcentajes en peso, de aproximadamente 2,9 a aproximadamente 5,0 de aluminio, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 de vanadio, de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2,0 de hierro, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,3 de oxígeno, de aproximadamente 0,005 a aproximadamente 0,3 de carbono, de aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,02 de nitrógeno, y menos de aproximadamente 0,5 de otros elementos. El método comprende laminar la aleación a temperaturas significativamente inferiores a las temperaturas usadas convencionalmente para laminar en caliente la aleación para producir la placa de blindaje. En una realización del método, la aleación se lamina a una temperatura no superior a 400 °F (aproximadamente 222 °C) por debajo de la Tp de la aleación.Also disclosed herein is a novel method of manufacturing an armor plate of a titanium alloy ap which includes, in weight percentages, from about 2.9 to about 5.0 of aluminum, from about 2.0 to about 3.0 vanadium, about 0.4 to about 2.0 iron, about 0.2 to about 0.3 oxygen, about 0.005 to about 0.3 carbon, about 0.001 to about 0 , 02 of nitrogen, and less than about 0.5 of other elements. The method comprises rolling the alloy at temperatures significantly below the temperatures conventionally used for hot rolling the alloy to produce the shield plate. In one embodiment of the method, the alloy is laminated at a temperature not exceeding 400 ° F (approximately 222 ° C) below the Tp of the alloy.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un artículo trabajado en frío de una aleación de titanio a-p, en el que la aleación incluye, en porcentajes en peso, de aproximadamente 2,9 a aproximadamente 5,0 de aluminio, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 de vanadio, de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2,0 de hierro, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,3 de oxígeno, de aproximadamente 0,005 a aproximadamente 0,3 de carbono, de aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,02 de nitrógeno, y menos de aproximadamente 0,5 de otros elementos. Ejemplos no limitantes del artículo trabajado en frío incluyen un artículo seleccionado de entre una chapa, una tira, una lámina, una placa, una barra, una varilla, un alambre, un cuerpo hueco tubular, una tubería, un tubo, un paño, una malla, un miembro estructural, un cono, un cilindro, un conducto, una tubería, una boquilla, una estructura de panal de abeja, un sujetador, un remache y una arandela. Algunos de los artículos trabajados en frío pueden tener un espesor superior a 2,5 cm (una pulgada) en propiedades de sección transversal y temperatura ambiente, incluida la resistencia a la tracción de al menos 827 MPa (120 KSI) y la resistencia a la tracción final de al menos 896 MPa (130 KSI). Algunos de los artículos trabajados en frío puedenA further aspect of the present invention relates to a cold worked article of an ap titanium alloy, in which the alloy includes, in weight percentages, from about 2.9 to about 5.0 of aluminum, from about 2 , 0 to about 3.0 vanadium, about 0.4 to about 2.0 iron, about 0.2 to about 0.3 oxygen, about 0.005 to about 0.3 carbon, about 0.001 at about 0.02 of nitrogen, and less than about 0.5 of other elements. Non-limiting examples of the cold worked article include an article selected from a sheet, a strip, a sheet, a plate, a bar, a rod, a wire, a hollow tubular body, a pipe, a tube, a cloth, a mesh, a structural member, a cone, a cylinder, a conduit, a pipe, a nozzle, a honeycomb structure, a fastener, a rivet and a washer. Some of the cold-worked items may have a thickness greater than 2.5 cm (one inch) in cross-sectional properties and ambient temperature, including tensile strength of at least 827 MPa (120 KSI) and resistance to final traction of at least 896 MPa (130 KSI). Some of the cold worked items may

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tener un alargamiento de al menos 10 %.have an elongation of at least 10%.

Determinados métodos descritos en la presente divulgación incorporan el uso de técnicas de trabajo en frío, que hasta ahora no se creían adecuadas para procesar la aleación de Kosaka. En particular, se creía convencionalmente que la resistencia de la aleación de Kosaka al flujo a temperaturas significativamente por debajo del intervalo de temperatura de laminación en caliente a-p era demasiado grande para permitir que la aleación se trabajase con éxito a dichas temperaturas. Con el descubrimiento inesperado de los presentes inventores de que la aleación de Kosaka puede trabajarse mediante técnicas de trabajo en frío convencionales a temperaturas inferiores a aproximadamente 1250 °F (aproximadamente 677 °C), se hace posible producir un gran número de formas de producto que no son posibles mediante laminado en caliente y/o son significativamente más costosas de producir usando técnicas de trabajo en caliente. Determinados métodos descritos en el presente documento son significativamente menos complicados que, por ejemplo, la técnica convencional de laminación de paquetes descrita anteriormente para producir chapas de Ti-6AI-4V. Además, determinados métodos descritos en el presente documento no implican el alcance de las pérdidas de rendimiento y los altos requisitos de aportación de energía inherentes en procesos que implican trabajar a alta temperatura hasta un calibre y/o forma terminados. Sin embargo, una ventaja adicional es que algunas de las propiedades mecánicas de las realizaciones de la aleación de Kosaka se aproximan o superan a las de Ti-6AI-4V, lo que permite la producción de artículos que no estaban disponibles previamente de Ti-6AI-4V, pero que tienen propiedades similares.Certain methods described in the present disclosure incorporate the use of cold work techniques, which until now were not considered suitable for processing Kosaka alloy. In particular, it was conventionally believed that the resistance of the Kosaka alloy to flow at temperatures significantly below the hot rolling temperature range a-p was too large to allow the alloy to work successfully at such temperatures. With the unexpected discovery of the present inventors that Kosaka alloy can be worked by conventional cold working techniques at temperatures below about 1250 ° F (about 677 ° C), it becomes possible to produce a large number of product forms that they are not possible by hot rolling and / or are significantly more expensive to produce using hot work techniques. Certain methods described herein are significantly less complicated than, for example, the conventional package lamination technique described above to produce Ti-6AI-4V sheets. In addition, certain methods described herein do not imply the extent of performance losses and the high energy input requirements inherent in processes that involve working at a high temperature up to a finished caliber and / or shape. However, an additional advantage is that some of the mechanical properties of the Kosaka alloy embodiments approximate or exceed those of Ti-6AI-4V, which allows the production of items that were not previously available from Ti-6AI -4V, but they have similar properties.

Estas y otras ventajas serán evidentes tras la consideración de la siguiente descripción de las realizaciones de la invención.These and other advantages will be apparent upon consideration of the following description of the embodiments of the invention.

Descripción de las realizaciones de la invenciónDescription of the embodiments of the invention

Como se ha indicado anteriormente, la Patente de los Estados Unidos n.° 5.980.655, expedida a Kosaka, describe una aleación de titanio alfa-beta (a-p) y el uso de esa aleación como placa de blindaje balístico. La patente '655 se incorpora en el presente documento en su totalidad como referencia. Además de titanio, la aleación descrita y reivindicada en la patente '655 comprende los elementos de aleación en la Tabla 1 a continuación. Para facilitar la referencia, la aleación de titanio que incluye las adiciones de elementos de aleación en la Tabla 1 se denomina en el presente documento "aleación de Kosaka".As indicated above, U.S. Patent No. 5,980,655, issued to Kosaka, describes an alpha-beta (a-p) titanium alloy and the use of that alloy as a ballistic armor plate. The '655 patent is incorporated herein in its entirety by reference. In addition to titanium, the alloy described and claimed in the '655 patent comprises the alloy elements in Table 1 below. For ease of reference, the titanium alloy that includes the additions of alloy elements in Table 1 is referred to herein as "Kosaka alloy."

Tabla 1Table 1

Elemento de . . . ., Porcentaje en peso aleación J r Element of. . . ., Weight percentage alloy J r

Aluminio Aluminum: de aproximadamente 2,9 a aproximadamente 5,0 from about 2.9 to about 5.0

Vanadio Vanadium: de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 from about 2.0 to about 3.0

Hierro Iron: de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2,0 from about 0.4 to about 2.0

Oxígeno Oxygen: más de 0,2 a aproximadamente 0,3 more than 0.2 to about 0.3

Carbono Carbon: de aproximadamente 0,005 a aproximadamente 0,03 from about 0.005 to about 0.03

Nitrógeno Nitrogen: de aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,02 from about 0.001 to about 0.02

Otros elementos Other elements: menos de aproximadamente 0,5 less than about 0.5

Como se describe en la patente '655, la aleación de Kosaka puede incluir opcionalmente elementos distintos a los enumerados específicamente en la Tabla 1. Dichos otros elementos, y sus porcentajes en peso, pueden incluir, pero no se limitan necesariamente a, uno o más de los siguientes: (a) cromo, máximo de 0,1 %, generalmente de aproximadamente 0,0001 % a aproximadamente 0,05 %, y preferentemente de hasta aproximadamente 0,03 %; (b) níquel, máximo de 0,1 %, generalmente de aproximadamente 0,001 % a aproximadamente 0,05 %, y preferentemente de hasta aproximadamente 0,02 %; (c) carbono, máximo de 0,1 %, generalmente de aproximadamente 0,005 % a aproximadamente 0,03 %, y preferentemente de hasta aproximadamente 0,01 %; y (d) nitrógeno, máximo de 0,1 %, generalmente de aproximadamente 0,001 % a aproximadamente 0,02 %, y preferentemente de hasta aproximadamente 0,01 %.As described in the '655 patent, Kosaka alloy may optionally include elements other than those specifically listed in Table 1. Such other elements, and their weight percentages, may include, but are not necessarily limited to, one or more. of the following: (a) chromium, maximum 0.1%, generally from about 0.0001% to about 0.05%, and preferably from about 0.03%; (b) nickel, maximum 0.1%, generally from about 0.001% to about 0.05%, and preferably up to about 0.02%; (c) carbon, maximum 0.1%, generally from about 0.005% to about 0.03%, and preferably up to about 0.01%; and (d) nitrogen, maximum 0.1%, generally from about 0.001% to about 0.02%, and preferably up to about 0.01%.

Una realización comercial particular de la aleación de Kosaka está disponible en Wah Chang, una compañía Allegheny Technologies Incorporated, que tiene la composición nominal, 4 por ciento en peso de aluminio, 2,5 por ciento en peso de vanadio, 1,5 por ciento en peso de hierro y 0,25 por ciento en peso de oxígeno. Dicha composición nominal se denomina en el presente documento "Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2".A particular commercial embodiment of the Kosaka alloy is available from Wah Chang, an Allegheny Technologies Incorporated company, which has the nominal composition, 4 percent by weight of aluminum, 2.5 percent by weight of vanadium, 1.5 percent by weight of iron and 0.25 percent by weight of oxygen. Said nominal composition is referred to herein as "Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25O2".

La patente '655 explica que la aleacion de Kosaka se procesa de manera consecuente con el procesamiento termomecánico convencional ("PTM") usado con determinadas otras aleaciones de titanio a-p. En particular, laThe '655 patent explains that Kosaka's alloy is processed in a manner consistent with conventional thermomechanical processing ("PTM") used with certain other titanium alloys a-p. In particular, the

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patente '655 indica que la aleación de Kosaka está sometida a deformación forjada a temperaturas elevadas por encima de la temperatura del beta transus (Tp) (que es aproximadamente 1800 °F (aproximadamente 982 °C) para Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2), y posteriormente se somete a procesamiento termomecánico forjado adicional por debajo de la Tp. Este procesamiento permite la posibilidad de recristalización beta (es decir temperatura > Tp) del intermedio del ciclo de procesamiento termomecánico a-p.Patent '655 indicates that the Kosaka alloy is subjected to forged deformation at elevated temperatures above the temperature of the beta transus (Tp) (which is approximately 1800 ° F (approximately 982 ° C) for Ti-4Al-2.5V- 1,5Fe-, 25O2), and subsequently undergoes additional forged thermomechanical processing below the Tp. This processing allows the possibility of beta recrystallization (ie temperature> Tp) of the intermediate of the thermomechanical processing cycle a-p.

La patente '655 se refiere particularmente a producir una placa de blindaje balístico de la aleación de Kosaka de una manera que proporcione un producto que incluya una microestructura a+p mixta. Las etapas de procesamiento a + p descritas en la patente son generalmente las siguientes: (1) p forjar el lingote por encima de Tp para formar una plancha intermedia; (2) a-p forjar la plancha intermedia a una temperatura por debajo de la Tp; (3) a-p laminar la plancha para formar una placa y (4) recocer la placa. La patente '655 enseña que la etapa de calentar el lingote a una temperatura superior a Tp puede incluir, por ejemplo, calentar el lingote a una temperatura de entre aproximadamente 1900 °F a aproximadamente 2300 °F (aproximadamente 1038 °C a aproximadamente 1260 °C). La siguiente etapa de a-p forjar la plancha de calibre intermedio a una temperatura por debajo de Tp puede incluir, por ejemplo, forjar la plancha a una temperatura en el intervalo de temperatura a+p. La patente describe más particularmente a-p forjar la plancha a una temperatura en el intervalo de entre aproximadamente 50 °F a aproximadamente 200 °F (aproximadamente 28 °C a aproximadamente 111 °C) por debajo de la Tp, tal como de entre aproximadamente 1550 °F a aproximadamente 1775 °F (aproximadamente 843 °C a aproximadamente 968 °C). A continuación, la placa se lamina en caliente en un intervalo de temperatura a-p similar, tal como de aproximadamente 1550 °F a aproximadamente 1775 °F (aproximadamente 843 °C a aproximadamente 968 °C), para formar una placa de un espesor deseado y que tiene propiedades balísticas favorables. La patente '655 describe la siguiente etapa de recocido posterior a la etapa de laminación a-p que se produce a aproximadamente 1300 °F a aproximadamente 1500 °F (aproximadamente 704 °C a aproximadamente 816 °C). En los ejemplos específicamente descritos en la patente '655, las placas de la aleación de Kosaka se formaron sometiendo la aleación a la forja p y a-p, laminación en caliente a-p a 1600 °F (aproximadamente 871 °C) o 1700 °F (aproximadamente 927 °C), y luego recocido de "molino" a aproximadamente 1450 °F (aproximadamente 788 °C). Por consiguiente, la patente '655 enseña la producción de una placa balística a partir de la aleación de Kasaka mediante un proceso que incluye laminación en caliente de la aleación dentro del intervalo de temperatura a-p hasta el espesor deseado.The '655 patent particularly refers to producing a ballistic armor plate of the Kosaka alloy in a manner that provides a product that includes a mixed a + p microstructure. The a + p processing steps described in the patent are generally the following: (1) p forging the ingot above Tp to form an intermediate plate; (2) a-p forge the intermediate plate at a temperature below the Tp; (3) a-p laminate the plate to form a plate and (4) anneal the plate. The '655 patent teaches that the step of heating the ingot to a temperature greater than Tp may include, for example, heating the ingot at a temperature between about 1900 ° F to about 2300 ° F (about 1038 ° C to about 1260 ° C). The next step of a-p forging the intermediate gauge plate at a temperature below Tp may include, for example, forging the plate at a temperature in the temperature range a + p. The patent describes more particularly for forging the plate at a temperature in the range of about 50 ° F to about 200 ° F (about 28 ° C to about 111 ° C) below the Tp, such as between about 1550 ° F at about 1775 ° F (about 843 ° C at about 968 ° C). Next, the plate is hot rolled in a similar temperature range ap, such as from about 1550 ° F to about 1775 ° F (about 843 ° C to about 968 ° C), to form a plate of a desired thickness and which has favorable ballistic properties. The '655 patent describes the next annealing stage after the a-p lamination stage that occurs at about 1300 ° F to about 1500 ° F (about 704 ° C to about 816 ° C). In the examples specifically described in the '655 patent, Kosaka alloy plates were formed by subjecting the alloy to the forging py ap, hot rolling ap at 1600 ° F (approximately 871 ° C) or 1700 ° F (approximately 927 ° C), and then annealing "mill" at approximately 1450 ° F (approximately 788 ° C). Accordingly, the '655 patent teaches the production of a ballistic plate from Kasaka alloy by a process that includes hot rolling of the alloy within the temperature range a-p to the desired thickness.

En el trascurso de la producción de una placa de blindaje balístico a partir de la aleación de Kosaka de acuerdo con el método de procesamiento descrito en la patente '655, los presentes inventores descubrieron inesperada y sorprendentemente que la forja y el laminado se realizaban a temperaturas por debajo de la Tp, lo que dio como resultado un agrietamiento significativamente menor, y las cargas del molino experimentadas durante el laminado a dichas temperaturas fueron sustancialmente menores que para las planchas de tamaño equivalente de aleación de Ti-6AI-4V. En otras palabras, los presentes inventores observaron inesperadamente que la aleación de Kosaka mostraba una resistencia disminuida al flujo a temperaturas elevadas. Sin pretender limitarse a ninguna teoría particular de operación, se cree que este efecto, al menos en parte, se atribuye a una reducción en el refuerzo del material a temperaturas elevadas debido al contenido de hierro y oxígeno en la aleación de Kosaka. Este efecto se ilustra en la siguiente Tabla 2, que proporciona propiedades mecánicas medidas para una muestra de la aleación Ti- 4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2 a diversas temperaturas elevadas.In the course of the production of a ballistic armor plate from the Kosaka alloy according to the processing method described in the '655 patent, the present inventors unexpectedly and surprisingly discovered that the forging and rolling were carried out at temperatures below the Tp, which resulted in significantly less cracking, and the mill loads experienced during rolling at such temperatures were substantially lower than for Ti-6AI-4V alloy equivalent size plates. In other words, the present inventors unexpectedly observed that the Kosaka alloy showed decreased resistance to flow at elevated temperatures. Without intending to limit itself to any particular theory of operation, it is believed that this effect, at least in part, is attributed to a reduction in the reinforcement of the material at elevated temperatures due to the iron and oxygen content in the Kosaka alloy. This effect is illustrated in the following Table 2, which provides measured mechanical properties for a sample of the alloy Ti- 4Al-2,5V-1,5Fe-, 25O2 at various elevated temperatures.

Tabla 2Table 2

Temperatura °C (°F) Temperature ° C (° F): Límite elástico MPa (KSI) Resistencia a la tracción final MPa (KSI) Alargamiento % Elastic limit MPa (KSI) Final tensile strength MPa (KSI) Elongation%

427 (800) 427 (800): 440,6 (63,9) 588,8 (85,4) 22 440.6 (63.9) 588.8 (85.4) 22

538 (1000) 538 (1000): 322,7 (46,8) 462,0 (67,0) 32 322.7 (46.8) 462.0 (67.0) 32

649 (1200) 649 (1200): 121,4 (17,6) 237,2 (34,4) 62 121.4 (17.6) 237.2 (34.4) 62

760 (1400) 760 (1400): 42,7 (6,2) 110,0 (16,1) 130 42.7 (6.2) 110.0 (16.1) 130

816 (1500) 816 (1500): 21,4 (3,1) 69,0 (10,0) 140 21.4 (3.1) 69.0 (10.0) 140

Aunque se observó que la aleación de Kosaka tenía resistencia al flujo reducida a temperaturas elevadas durante el trascurso de la producción de la placa balística del material, se observó que las propiedades mecánicas finales de la placa recocida estaban en el intervalo general de producto de placa similar producido a partir de Ti-6AI -4V. Por ejemplo, la siguiente Tabla 3 proporciona propiedades mecánicas de 26 placas de blindaje balístico laminadas en caliente preparadas a partir de dos lingotes de 363 kg (8.000 lb) de la aleación Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2. Los resultados de la Tabla 3 y otras observaciones de los inventores indican que los productos inferiores a, por ejemplo, aproximadamente un espesor de 6,4 cm (2,5 pulgadas) de sección transversal formados a partir de la aleación de Kosaka mediante los procesos divulgados en el presente documento pueden tener un límite elástico mínimo de 827 MPa (120 KSI), una resistencia a la tracción final mínima de 896 MPa (130 KSI) y un alargamiento mínimo del 12 %. Sin embargo, es posible que los artículos con estas propiedades mecánicas y una sección transversal mucho más grande, tal como inferior a 10,2 cm (4 pulgadas), puedan producirse mediante el trabajo en frío en determinadosAlthough it was observed that the Kosaka alloy had reduced flow resistance at elevated temperatures during the course of the production of the ballistic plate of the material, it was observed that the final mechanical properties of the annealed plate were in the general range of similar plate product Produced from Ti-6AI -4V. For example, the following Table 3 provides mechanical properties of 26 hot-rolled ballistic armor plates prepared from two 363 kg (8,000 lb) ingots of Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-, 25O2 alloy. The results of Table 3 and other observations of the inventors indicate that products less than, for example, approximately a thickness of 6.4 cm (2.5 inches) in cross-section formed from the Kosaka alloy by processes disclosed herein may have a minimum elastic limit of 827 MPa (120 KSI), a minimum final tensile strength of 896 MPa (130 KSI) and a minimum elongation of 12%. However, it is possible that items with these mechanical properties and a much larger cross-section, such as less than 10.2 cm (4 inches), can be produced by cold work on certain

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molinos de barras a gran escala. Estas propiedades se comparan favorablemente con las de TÍ-6AI-4V. Por ejemplo, el Manual de Propiedades de los Materiales, aleaciones de titanio (ASM International, 2a impresión, enero de 1998) página 526, presenta unas propiedades de tracción a la temperatura ambiente de 876 MPa (127 KSI) de límite elástico, 952 MPa (138 KSI) de resistencia a la tracción final y 12,7 % de alargamiento para Ti-6AI-4V laminado en cruzado a 955 °C (aproximadamente 1777 °F) y recocido en molino. El mismo texto, en la página 524, enumera las propiedades de tracción de Ti-6AI-4V típicas de un límite elástico de 924 MPa (134 KSI), una resistencia a la tracción final de 993 MPa (144 KSI) y un alargamiento del 14 %. Aunque las propiedades de tracción están influenciadas por la forma del producto, la sección transversal, la dirección de medición y el tratamiento térmico, las propiedades presentadas anteriormente para Ti-6AI-4V proporcionan una base para evaluar generalmente las propiedades de tracción relativas de la aleación de Kosaka.Large-scale bar mills These properties compare favorably with those of TÍ-6AI-4V. For example, the Material Properties Manual, titanium alloys (ASM International, 2nd impression, January 1998) page 526, has tensile properties at room temperature of 876 MPa (127 KSI) of elastic limit, 952 MPa (138 KSI) of ultimate tensile strength and 12.7% elongation for Ti-6AI-4V cross-rolled at 955 ° C (approximately 1777 ° F) and annealed in mill. The same text, on page 524, lists the tensile properties of Ti-6AI-4V typical of an elastic limit of 924 MPa (134 KSI), a final tensile strength of 993 MPa (144 KSI) and an elongation of 14% Although the tensile properties are influenced by the shape of the product, the cross section, the measurement direction and the heat treatment, the properties presented above for Ti-6AI-4V provide a basis for generally assessing the relative tensile properties of the alloy. from Kosaka.

Tabla 3Table 3

Propiedades de tracción Tensile properties

Longitudinal Longitudinal

Límite elástico Elastic limit: 828,1-901,2 MPa (120,1-130,7 KSI) 828.1-901.2 MPa (120.1-130.7 KSI)

Resistencia a la tracción final Ultimate tensile strength: 921/9-986,7 MPa (133,7-143,1 KSI) 921 / 9-986.7 MPa (133.7-143.1 KSI)

Alargamiento Elongation: 13 %/-19 % 13% / - 19%

Transversal Cross

Límite elástico Elastic limit: 845,3-999,1 MPa (122,6-144,9 KSI) 845.3-999.1 MPa (122.6-144.9 KSI)

Resistencia a la tracción final Ultimate tensile strength: 923,9-1071,5 MPa (134,0-155,4 KSI) 923.9-1071.5 MPa (134.0-155.4 KSI)

Alargamiento Elongation: 15 %/-20 % 15% / - 20%

Los presentes inventores también han observado que Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25Ü2 laminado en frío generalmente muestra algo mejor ductilidad que el material Ti-6Al-4V. Por ejemplo, en una secuencia de ensayo que se describe a continuación, el material Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2 dos veces laminado en frío y recocido sobrevivió a la flexión del radio de curvatura 2,5T tanto en dirección longitudinal como transversal.The present inventors have also observed that cold rolled Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25Ü2 generally shows somewhat better ductility than Ti-6Al-4V material. For example, in a test sequence described below, the Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25O2 material twice cold rolled and annealed survived the bending radius of 2.5T curvature both in longitudinal as transverse direction.

Por tanto, la resistencia reducida observada al flujo a temperaturas elevadas presenta una oportunidad para fabricar artículos a partir de la aleación de Kosaka usando técnicas de trabajo y conformación que previamente no se consideraban adecuadas para su uso con la aleación de Kosaka o Ti-6Al-4V, mientras se conseguían propiedades mecánicas normalmente asociadas con Ti-6AI-4V. Por ejemplo, el trabajo descrito a continuación muestra que la aleación de Kosaka se puede extruir fácilmente a temperaturas elevadas generalmente consideradas "moderadas" en la industria de procesamiento del titanio, que es una técnica de procesamiento que no se sugiere en la patente '655. Teniendo en cuenta los resultados de los experimentos de extrusión a temperatura elevada, otros métodos de conformación de temperatura elevada que se cree que se pueden usar para procesar la aleación de Kosaka incluyen, pero sin limitación, forja en troquel cerrado a alta temperatura, trefilado e hilatura. Una posibilidad adicional es laminar a temperatura moderada u otras temperaturas elevadas para proporcionar una placa o chapa de calibre relativamente ligero, y una tira de calibre fino. Estas posibilidades de procesamiento se extienden sustancialmente más allá de la técnica de laminación en caliente descrita en la patente '655 para producir una placa laminada en caliente, y permiten formas de productos que no pueden producirse fácilmente a partir de Ti-6AI-4V, pero que sin embargo tendrían propiedades mecánicas similares a Ti-6AI-4V.Therefore, the observed reduced resistance to flow at elevated temperatures presents an opportunity to manufacture articles from the Kosaka alloy using working and forming techniques that were previously not considered suitable for use with the Kosaka alloy or Ti-6Al- 4V, while achieving mechanical properties normally associated with Ti-6AI-4V. For example, the work described below shows that Kosaka alloy can be easily extruded at elevated temperatures generally considered "moderate" in the titanium processing industry, which is a processing technique that is not suggested in the '655 patent. Taking into account the results of the high temperature extrusion experiments, other high temperature forming methods that are believed to be used to process the Kosaka alloy include, but are not limited to, high temperature closed die drawing, wire drawing and spinning An additional possibility is to laminate at moderate temperature or other elevated temperatures to provide a relatively light gauge plate or sheet, and a thin gauge strip. These processing possibilities extend substantially beyond the hot rolling technique described in the '655 patent to produce a hot rolled plate, and allow product shapes that cannot be easily produced from Ti-6AI-4V, but which, however, would have mechanical properties similar to Ti-6AI-4V.

Los presentes inventores también descubrieron inesperada y sorprendentemente que la aleación de Kosaka tiene un grado sustancial de formabilidad en frío. Por ejemplo, los ensayos de laminado en frío de muestras para ensayo de la aleación Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25Ü2, que se describen a continuación, produjeron reducciones de espesor de aproximadamente 37 % antes de que apareciera el agrietamiento del borde por primera vez. Las muestras para ensayo se produjeron inicialmente mediante un proceso similar al proceso de blindaje convencional y en el de una microestructura algo basta. El refinado de la microestructura de las muestras para ensayo mediante el aumento del trabajo a-p y el recocido selectivo de alivio de tensión permitieron reducciones en frío de hasta 44 % antes de que se requiriera recocido de alivio de tensión para permitir una reducción en frío adicional. Durante el trascurso del trabajo de los inventores, también se descubrió que la aleación de Kosaka se podía trabajar en frío a resistencias mucho más altas y aún conservaba cierto grado de ductilidad. Este fenómeno previamente no observado permite la producción de un producto laminado en frío en longitudes de bobina de la aleación de Kosaka, pero con propiedades mecánicas de Ti-6AI-4V.The present inventors also unexpectedly and surprisingly discovered that Kosaka alloy has a substantial degree of cold formability. For example, cold rolling tests of samples for testing the Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25Ü2 alloy, described below, produced thickness reductions of approximately 37% before the appearance of the edge cracking for the first time. The test samples were initially produced by a process similar to the conventional shielding process and in that of a microstructure something is enough. The refinement of the microstructure of the test samples by increasing the a-p work and selective annealing of stress relief allowed cold reductions of up to 44% before stress relief annealing was required to allow further cold reduction. During the course of the inventors' work, it was also discovered that the Kosaka alloy could be cold worked at much higher resistances and still retained a certain degree of ductility. This previously observed phenomenon allows the production of a cold rolled product in coil lengths of the Kosaka alloy, but with mechanical properties of Ti-6AI-4V.

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La formabilidad en frío de la aleación de Kosaka, que incluye niveles de oxígeno relativamente altos, es contraintuitiva. Por ejemplo, el titanio de grado 4 CP (puro en el mercado), que incluye un nivel relativamente alto de aproximadamente 0,4 por ciento en peso de oxígeno, muestra un alargamiento mínimo de aproximadamente 15 % y se sabe que es menos conformable que otros grados de CP. Con la excepción de determinados grados de titanio CP, la única aleación de titanio a-p que puede trabajarse en frío producida en un volumen comercial significativo es Ti-3AI-2,5V (concretamente, en porcentaje en peso, 3 de aluminio, 2,5 de vanadio, un máximo de 0,25 de hierro, un máximo de 0,05 de carbono y un máximo de 0,02 de nitrógeno). Los inventores han observado que las realizaciones de la aleación de Kosaka son conformables en frío como Ti-3AI-2,5V pero también muestran propiedades mecánicas más favorables. La única aleación de titanio no-a-p significativa en el mercado que se conforma fácilmente en frío es Ti-15V-3AI-3Cr-3Sn, que se desarrolló como una alternativa que puede laminarse en frío a la chapa Ti-6AI-4V. Aunque Ti-15V-3AI-3Cr-3Sn se ha producido como un tubo, una tira, una placa y otras formas, se ha mantenido un producto especializado que no se acerca al volumen de producción de Ti-6AI-4V. La aleación de Kosaka puede ser significativamente menos costosa de fundir y fabricar que las aleaciones de titanio especializadas como Ti-15V-3AI- 3Cr-3Sn.The cold formability of the Kosaka alloy, which includes relatively high oxygen levels, is counterintuitive. For example, grade 4 CP titanium (pure in the market), which includes a relatively high level of about 0.4 percent by weight of oxygen, shows a minimum elongation of about 15% and is known to be less conformable than other grades of CP. With the exception of certain grades of CP titanium, the only cold titanium alloy that can be worked cold produced in a significant commercial volume is Ti-3AI-2.5V (specifically, in percentage by weight, 3 aluminum, 2.5 of vanadium, a maximum of 0.25 of iron, a maximum of 0.05 of carbon and a maximum of 0.02 of nitrogen). The inventors have observed that Kosaka alloy embodiments are cold conformable as Ti-3AI-2.5V but also show more favorable mechanical properties. The only significant non-a-p titanium alloy on the market that easily forms cold is Ti-15V-3AI-3Cr-3Sn, which was developed as an alternative that can be cold rolled to the Ti-6AI-4V sheet. Although Ti-15V-3AI-3Cr-3Sn has been produced as a tube, a strip, a plate and other shapes, a specialized product has been maintained that does not approach the production volume of Ti-6AI-4V. Kosaka alloy can be significantly less expensive to melt and manufacture than specialized titanium alloys such as Ti-15V-3AI-3Cr-3Sn.

Dada la trabajabilidad en frío de la aleación de Kosaka y las observaciones de los inventores al aplicar técnicas de trabajo en frío a la aleación, algunas de las cuales se proporcionan a continuación, se cree que numerosas técnicas de trabajo en frío que antes se creían inadecuadas para la aleación de Kosaka pueden usarse para formar artículos de la aleación. En general, "trabajo en frío" se refiere a trabajar una aleación a una temperatura por debajo de la cual la tensión de flujo del material disminuye significativamente. Tal como se usa en el presente documento en relación con la presente invención, "trabajo en frío", "trabajado en frío", "conformación en frío" o términos similares, o "frío" usado en relación con una técnica particular de trabajo o conformación, se refieren al trabajo o a la característica de haber sido trabajado, según sea el caso, a una temperatura no superior a aproximadamente 1250 °F (aproximadamente 677 °C). Preferentemente, dicho trabajo se produce a no más de aproximadamente 1000 °F (aproximadamente 538 °C). Por tanto, por ejemplo, una etapa de laminado realizada en una placa de aleación de Kosaka a 950 °F (510 °C) se considera en el presente documento trabajo en frío. Además, los términos "trabajo" y "conformación" se usan generalmente de manera intercambiable en el presente documento, como lo son los términos "trabajabilidad" y "formabilidad" y términos similares.Given the cold workability of the Kosaka alloy and the inventors' observations when applying cold work techniques to the alloy, some of which are provided below, it is believed that numerous cold work techniques previously believed to be inadequate For the Kosaka alloy they can be used to form alloy articles. In general, "cold work" refers to working an alloy at a temperature below which the material flow stress decreases significantly. As used herein in connection with the present invention, "cold work", "cold work", "cold forming" or similar terms, or "cold" used in connection with a particular work technique or conformation, refer to the work or the characteristic of having been worked, as the case may be, at a temperature not exceeding approximately 1250 ° F (approximately 677 ° C). Preferably, said work occurs at no more than about 1000 ° F (about 538 ° C). Therefore, for example, a rolling stage performed on a Kosaka alloy plate at 950 ° F (510 ° C) is considered cold work herein. In addition, the terms "work" and "conformation" are generally used interchangeably herein, as are the terms "workability" and "formability" and similar terms.

Las técnicas de trabajo en frío que se pueden usar con la aleación de Kosaka incluyen, por ejemplo, laminado en frío, trefilado en frío, extrusión en frío, forjado en frío, balanceo/laminado, estampación en frío, hilatura y giro de flujo. Como se conoce en la técnica, el laminado en frío consiste generalmente en pasar artículos previamente laminados en caliente, tales como barras, chapas, placas o una tira, a través de un conjunto de rodillos, a menudo varias veces, hasta que se obtiene un calibre deseado. Dependiendo de la estructura de partida después del laminado (a-p) en caliente,y el recocido, se cree que podría conseguirse al menos una reducción del 35-40 % en el área (RA) laminando en frío una aleación Kosaka antes de que sea necesario un recocido antes de un laminado en frío adicional. Se cree que son posibles reducciones en frío posteriores de al menos 30-60 %, dependiendo del ancho del producto y la configuración del molino.Cold work techniques that can be used with the Kosaka alloy include, for example, cold rolling, cold drawing, cold extrusion, cold forging, rolling / rolling, cold stamping, spinning and flow rotation. As is known in the art, cold rolling generally consists of passing previously hot rolled articles, such as bars, sheets, plates or a strip, through a set of rollers, often several times, until a desired caliber. Depending on the starting structure after hot rolling (ap), and annealing, it is believed that at least a 35-40% reduction in the area (RA) could be achieved by cold rolling a Kosaka alloy before it is necessary an annealing before an additional cold rolling. It is believed that subsequent cold reductions of at least 30-60% are possible, depending on product width and mill configuration.

La capacidad de producir una bobina de calibre fino y una chapa de aleación de Kosaka es una mejora sustancial. La aleación de Kosaka tiene propiedades similares, y, en cierto sentido, mejoradas relativo a las propiedades de Ti- 6AI-4V. En particular, las investigaciones realizadas por los inventores indican que la aleación de Kosaka tiene una ductilidad mejorada relativo a Ti-6AI-4V como se demuestra por las propiedades de alargamiento y torsión. Ti-6AI-4V ha sido la principal aleación de titanio en uso durante más de 30 años. Sin embargo, como se indicó anteriormente, la chapa se produce convencionalmente a partir de Ti-6AI-4V, y de muchas otras aleaciones de titanio, mediante un procesamiento complicado y costoso. Debido a que la resistencia de Ti- 6AI-4V es demasiado alta para el laminado en frío y el material, preferentemente la textura se fortalece, dando como resultado propiedades transversales prácticamente sin ductilidad, la chapa Ti-6AI-4V se produce comúnmente en chapas individuales a través de la laminación de paquetes. Las chapas individuales de Ti-6AI-4V requerirían más fuerza del molino que la que pueden producir la mayoría de los molinos laminadores, y el material aún debe estar laminado en caliente. Las chapas individuales pierden calor rápidamente y requerirían recalentamiento después de cada pasada. Por tanto, las chapas/placas de calibre intermedio de Ti-6AI-4V se apilan dos o más altas y se encierran en una lata de acero, que se lamina en su totalidad. Sin embargo, debido a que el modo industrial de enlatado no utiliza sellado al vacío, después del laminado en caliente cada chapa debe ser molida y lijada para eliminar la capa de óxido frágil, que inhibe gravemente la fabricación dúctil. El proceso de molienda introduce marcas de golpe de la grava, que actúan como sitios de inicio de grietas para este material sensible a muescas. Por lo tanto, las chapas también deben ser decapadas para eliminar las marcas de golpe. Además, cada chapa está recortada por todos lados, con 5,1-10,2 cm (2-4 pulgadas) de molduras que se dejan normalmente en un extremo para la sujeción mientras la chapa se muele en una rectificadora de rodillo de arrastre. Normalmente, al menos aproximadamente 0,008 cm (0,003 pulgadas) por superficie se muele, y al menos aproximadamente 0,0025 cm (0,001 pulgadas) por superficie se decapa, dando como resultado una pérdida que es normalmente al menos aproximadamente 0,02 cm (0,008 pulgadas) por chapa. Para chapas de un espesor final de 0,06 cm (0,025 pulgadas), por ejemplo, la chapa laminada a medida debe ser de 0,08 cm (0,033 pulgadas), para una pérdida de aproximadamente 24 % a través de la molienda y el decapado, independientemente de las pérdidas de las molduras. El costo del acero para la lata, el costo de las correas de molienda y los costos de mano de obra asociados con la manipulación de chapas individuales después del laminado de paquetes hace que las chapas que tienen un espesor de 0,1 cm (0,040 pulgadas) o menos sean bastanteThe ability to produce a thin gauge coil and a Kosaka alloy sheet is a substantial improvement. Kosaka alloy has similar, and, in some sense, improved properties relative to the properties of Ti- 6AI-4V. In particular, the investigations carried out by the inventors indicate that the Kosaka alloy has an improved ductility relative to Ti-6AI-4V as demonstrated by the elongation and torsion properties. Ti-6AI-4V has been the main titanium alloy in use for more than 30 years. However, as indicated above, the sheet is conventionally produced from Ti-6AI-4V, and many other titanium alloys, through complicated and expensive processing. Because the resistance of Ti- 6AI-4V is too high for cold rolling and the material, preferably the texture is strengthened, resulting in transverse properties with virtually no ductility, the Ti-6AI-4V sheet is commonly produced in sheets individual through the lamination of packages. Individual Ti-6AI-4V sheets would require more mill strength than most rolling mills can produce, and the material must still be hot rolled. Individual plates lose heat quickly and would require overheating after each pass. Therefore, the intermediate gauge plates / plates of Ti-6AI-4V are stacked two or higher and enclosed in a steel can, which is laminated in its entirety. However, because the industrial canning mode does not use vacuum sealing, after hot rolling each sheet must be ground and sanded to remove the fragile oxide layer, which severely inhibits ductile manufacturing. The milling process introduces gravel hit marks, which act as cracking start sites for this notch sensitive material. Therefore, the sheets must also be stripped to remove the punch marks. In addition, each sheet is trimmed on all sides, with 5.1-10.2 cm (2-4 inches) of moldings that are normally left at one end for clamping while the sheet is ground in a drive roller grinder. Normally, at least about 0.008 cm (0.003 inches) per surface is ground, and at least about 0.0025 cm (0.001 inches) per surface is stripped, resulting in a loss that is normally at least about 0.02 cm (0.008 inches) per sheet. For sheets with a final thickness of 0.06 cm (0.025 inches), for example, the custom laminated sheet must be 0.08 cm (0.033 inches), for a loss of approximately 24% through grinding and pickling, regardless of mold losses. The cost of steel for the can, the cost of grinding belts and the labor costs associated with the handling of individual sheets after package rolling makes the sheets having a thickness of 0.1 cm (0.040 inches) ) or less be quite

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costosas.expensive.

Por consiguiente, se entenderá que la capacidad para proporcionar una aleación de titanio a-p laminada en frío en forma de bobina continua (Ti-6AI-4V normalmente se produce en tamaños de chapa convencional de 91,44 x 243,84 cm y 121,92 x 304,8 cm (36x96 pulgadas y 48x120 pulgadas) que tienen propiedades mecánicas similares o mejores que Ti-6Al-4V es una mejora sustancial.Accordingly, it will be understood that the ability to provide a cold rolled ap titanium alloy in the form of a continuous coil (Ti-6AI-4V normally occurs in conventional sheet sizes of 91.44 x 243.84 cm and 121.92 x 304.8 cm (36 x 96 inches and 48 x 120 inches) that have similar or better mechanical properties than Ti-6Al-4V is a substantial improvement.

Sobre la base de las observaciones de los inventores, el laminado en frío de barras, varillas y alambres en diversos molinos tipo barra, incluyendo molinos tipo Koch, también se puede lograr con la aleación de Kosaka. Ejemplos adicionales de técnicas de trabajo en frío que se pueden usar para formar artículos de la aleación de Kosaka incluyen el laminado (balanceo) de cuerpos huecos tubulares extruidos para la fabricación de tuberías, tubos y conductos sin costura. Sobre la base de las propiedades observadas de la aleación de Kosaka, se cree que se puede conseguir una mayor reducción en el área (RA) en el conformado del tipo de compresión que con la laminación plana. También se puede conseguir el trefilado de varillas, alambres, barras y cuerpos huecos tubulares. Una aplicación particularmente atractiva de la aleación de Kosaka es el trefilado o laminado a cuerpos huecos tubulares para la producción de tubos sin costura, lo que es particularmente difícil de conseguir con la aleación Ti- 6AI-4V. El giro de flujo (también denominado en la técnica hilatura por cizallamiento) puede lograrse usando la aleación de Kosaka para producir formas huecas axialmente simétricas que incluyen conos, cilindros, conductos de aeronaves, boquillas y otros componentes de tipo "flujo-dirección". Se puede usar diversas operaciones de conformación del tipo expansivo compresivo y de tipo líquido o de gas, tales como hidroconformación o conformación de protuberancias. La conformación de rodillos de reservas de tipo continuo se puede realizar para formar variaciones estructurales de miembros estructurales genéricos de "ángulo de hierro" o "uni-riostra". Además, sobre la base de los hallazgos de los inventores, las operaciones normalmente asociadas con el procesamiento de chapa metálica, tales como estampado, supresión fina, prensado en troquel, trefilado profundo y acuñación pueden aplicarse a la aleación de Kosaka.On the basis of the inventors' observations, cold rolling of bars, rods and wires in various bar mills, including Koch mills, can also be achieved with the Kosaka alloy. Additional examples of cold work techniques that can be used to form Kosaka alloy articles include rolling (rolling) of extruded tubular hollow bodies for the manufacture of seamless pipes, tubes and ducts. Based on the observed properties of the Kosaka alloy, it is believed that a greater reduction in the area (RA) can be achieved in the compression type forming than with flat lamination. The drawing of rods, wires, bars and hollow tubular bodies can also be achieved. A particularly attractive application of the Kosaka alloy is wire drawing or rolling to hollow tubular bodies for the production of seamless pipes, which is particularly difficult to achieve with the Ti- 6AI-4V alloy. The flow rotation (also referred to in the shear spinning technique) can be achieved using the Kosaka alloy to produce axially symmetrical hollow shapes that include cones, cylinders, aircraft ducts, nozzles and other "flow-direction" type components. Various forming operations of the compressive expansive type and of the liquid or gas type, such as hydroconformation or protuberance forming, can be used. The formation of continuous type reserve rollers can be performed to form structural variations of generic structural members of "iron angle" or "uni-brace". In addition, based on the inventors' findings, the operations normally associated with sheet metal processing, such as stamping, fine suppression, die pressing, deep wire drawing and minting, can be applied to the Kosaka alloy.

Además de las técnicas de conformado en frío anteriores, se cree que otras técnicas "frías" que pueden usarse para formar artículos de la aleación de Kosaka incluyen, pero no se limitan necesariamente a, forjado, extrusión, giro de flujo, hidroconformado, conformación de protuberancias, conformación de rodillos, estampado, extrusión de impacto, conformación explosiva, conformación de caucho, extrusión posterior, perforación, hilatura, conformación por estirado, flexión por presión, conformación electromagnética y estampado en frío. Los expertos en la técnica, tras considerar las observaciones y conclusiones de los inventores y otros detalles proporcionados en la presente descripción de la invención, pueden comprender fácilmente técnicas adicionales de trabajo en frío/conformación que pueden aplicarse a la aleación de Kosaka. Además, los expertos en la técnica pueden aplicar fácilmente dichas técnicas a la aleación sin excesiva experimentación. Por consiguiente, solo determinados ejemplos de trabajo en frío de la aleación se describen en el presente documento. La aplicación de dichas técnicas de trabajo en frío y conformación puede proporcionar diversos artículos. Dichos artículos incluyen, pero no están necesariamente limitados a los siguientes: una chapa, una tira, una lámina, una placa, una barra, una varilla, un alambre, un cuerpo hueco tubular, una tubería, un tubo, un paño, una malla, un miembro estructural, un cono, un cilindro, un conducto, una tubería, una boquilla, una estructura de panal de abeja, un sujetador, un remache y una arandela.In addition to the above cold forming techniques, it is believed that other "cold" techniques that can be used to form Kosaka alloy articles include, but are not necessarily limited to, forging, extrusion, flow spin, hydroforming, forming of protuberances, roll forming, stamping, impact extrusion, explosive forming, rubber forming, back extrusion, drilling, spinning, stretching forming, pressure bending, electromagnetic forming and cold stamping. Those skilled in the art, having considered the observations and conclusions of the inventors and other details provided in the present description of the invention, can easily comprise additional cold working / forming techniques that can be applied to the Kosaka alloy. In addition, those skilled in the art can easily apply such techniques to the alloy without undue experimentation. Therefore, only certain cold working examples of the alloy are described herein. The application of such cold working and shaping techniques can provide various items. Such items include, but are not necessarily limited to the following: a sheet, a strip, a sheet, a plate, a bar, a rod, a wire, a hollow tubular body, a pipe, a tube, a cloth, a mesh , a structural member, a cone, a cylinder, a conduit, a pipe, a nozzle, a honeycomb structure, a fastener, a rivet and a washer.

La combinación de resistencia al flujo inesperadamente baja de la aleación de Kosaka a temperaturas de trabajo elevadas combinada con la capacidad inesperada de trabajar posteriormente en frío la aleación debería permitir una forma de producto de menor costo en muchos casos que el uso de la aleación convencional Ti-6AI-4V para producir los mismos productos. Por ejemplo, se cree que una realización de la aleación de Kosaka que tiene la composición nominal Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2 se puede producir en determinadas formas de productos en mayores rendimientos que los de la aleación Ti 6Al-4V debido a la menor superficie y la comprobación de bordes se experimenta con la aleación de Kosaka durante el procesamiento típico a + p de las dos aleaciones. Por tanto, ha sido el caso de que Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2 requiere menos molienda superficial y otro acondicionamiento de la superficie puede dar como resultado la pérdida de material. Se cree que en muchos casos el diferencial de rendimiento se demostraría en un grado aún mayor al producir productos terminados a partir de las dos aleaciones. Además, la resistencia al flujo inesperadamente baja de la aleación de Kosaka a temperaturas de trabajo en caliente a-p requeriría un recalentamiento menos frecuente y crearía menos tensión en las herramientas, lo que debería reducir aún más los costos de procesamiento. Además, cuando estos atributos de la aleación de Kosaka se combinan con su inesperado grado de trabajabilidad en frío, se puede disponer de una ventaja de costo sustancial relativo a Ti-4AI-6V dado el requisito convencional de laminado de paquetes en caliente y molienda de la chapa Ti-6AI-4V. La baja resistencia combinada al flujo a temperatura elevada y la trabajabilidad en frío deberían hacer que la aleación de Kosaka sea especialmente adecuada para ser procesada en forma de bobina usando técnicas de procesamiento similares a las usadas en la producción de bobinas de acero inoxidable.The combination of unexpectedly low flow resistance of the Kosaka alloy at elevated working temperatures combined with the unexpected ability to work cold afterwards the alloy should allow for a lower cost product form in many cases than the use of the conventional Ti alloy -6AI-4V to produce the same products. For example, it is believed that an embodiment of the Kosaka alloy having the nominal composition Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25O2 can be produced in certain product forms in higher yields than those of the Ti 6Al alloy -4V due to the smaller surface area and edge checking is experimented with the Kosaka alloy during the typical a + p processing of the two alloys. Therefore, it has been the case that Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25O2 requires less surface grinding and other surface conditioning can result in material loss. It is believed that in many cases the yield differential would be demonstrated to an even greater degree by producing finished products from the two alloys. In addition, the unexpectedly low resistance to flow of the Kosaka alloy at hot working temperatures a-p would require less frequent overheating and create less tension in the tools, which should further reduce processing costs. In addition, when these attributes of the Kosaka alloy are combined with its unexpected degree of cold workability, a substantial cost advantage relative to Ti-4AI-6V is available given the conventional requirement of hot pack rolling and grinding. Ti-6AI-4V sheet. The low combined resistance to high temperature flow and cold workability should make the Kosaka alloy especially suitable for coil processing using processing techniques similar to those used in the production of stainless steel coils.

La trabajabilidad en frío inesperada de la aleación Kosaka da como resultado acabados de superficie más finos y una necesidad reducida de acondicionamiento de la superficie para eliminar la escala de superficie pesada y la capa de óxido difuso que normalmente resulta en la superficie de una chapa laminada de paquetes Ti-6AI-4V. Dado el nivel de trabajabilidad en frío que los presentes inventores han observado, se cree que el producto de espesor de lámina en longitudes de bobina puede producirse a partir de la aleación de Kosaka con propiedades similares a las de Ti-6AI-4V.The unexpected cold workability of the Kosaka alloy results in finer surface finishes and a reduced need for surface conditioning to eliminate the heavy surface scale and diffuse oxide layer that normally results in the surface of a laminated sheet Ti-6AI-4V packages. Given the level of cold workability that the present inventors have observed, it is believed that the product of sheet thickness in coil lengths can be produced from the Kosaka alloy with properties similar to those of Ti-6AI-4V.

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Ejemplos de los diversos métodos de los inventores para procesar la aleación de Kosaka siguen a continuación. EjemplosExamples of the various methods of the inventors for processing the Kosaka alloy follow below. Examples

A menos que se indique otra cosa, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, composición, tiempo, temperaturas etc. en la presente divulgación deben entenderse como modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la memoria descriptiva y las reivindicaciones son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se han de obtener mediante la presente invención. Como mínimo, y no en un intento de limitar la aplicación de la doctrina de los equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe interpretarse al menos a la luz del número de dígitos significativos indicados y mediante la aplicación de técnicas de redondeo habituales.Unless stated otherwise, all numbers that express quantities of ingredients, composition, time, temperatures etc. in the present disclosure they should be understood as modified in all cases by the term "approximately". Therefore, unless otherwise indicated, the numerical parameters set forth in the specification and the claims are approximations that may vary depending on the desired properties to be obtained by the present invention. At a minimum, and not in an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter must be interpreted at least in the light of the number of significant digits indicated and by the application of usual rounding techniques.

A pesar de que los intervalos numéricos y parámetros que establecen el amplio alcance de la invención sean aproximaciones, los valores numéricos establecidos en los ejemplos específicos se presentan de la forma más precisa posible. Sin embargo, cualquier valor numérico puede contener determinados errores necesariamente resultantes de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de ensayo.Although the numerical intervals and parameters that establish the wide scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are presented as accurately as possible. However, any numerical value may contain certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective test measurements.

Ejemplo 1Example 1

Se preparó una tubería sin costura por extrusión de cuerpos huecos tubulares del calor de la aleación de Kosaka que tiene la composición nominal Ti-4AI-2,5V-1,5Fe-,25O2. La química real medida de la aleación se muestra en la Tabla 4 a continuación:A seamless pipe was prepared by extrusion of hollow tubular heat bodies of the Kosaka alloy having the nominal composition Ti-4AI-2,5V-1,5Fe-, 25O2. The actual measured chemistry of the alloy is shown in Table 4 below:

Tabla 4Table 4

Elemento de aleación Alloy element: Contenido Content

Aluminio Aluminum: 4,02-4,14 % en peso 4.02-4.14% by weight

Vanadio Vanadium: 2,40-2,43 % en peso 2.40-2.43% by weight

Hierro Iron: 1,50-1,55 % en peso 1.50-1.55% by weight

Oxígeno Oxygen: 2300-2400 ppm 2300-2400 ppm

Carbono Carbon: 246-258 ppm 246-258 ppm

Nitrógeno Nitrogen: 95-110 ppm 95-110 ppm

Silicio Silicon: 200-210 ppm 200-210 ppm

Cromo Chrome: 210-240 ppm 210-240 ppm

Molibdeno Molybdenum: 120-190 ppm 120-190 ppm

La aleación se forjó a 1700 °F (aproximadamente 927 °C), y luego se forjó rotativamente a aproximadamente 1600 °F (aproximadamente 871 °C). Las Tp calculadas de la aleación fueron aproximadamente 1790 °F (aproximadamente 977 °C). Se extruyeron dos tochos de la aleación forjada en caliente, teniendo cada uno un diámetro exterior de 15,2 cm (6 pulgadas) y un diámetro interno de 5,72 cm (2,25 pulgadas), a cuerpos huecos tubulares que tenían un diámetro exterior de 7,87 cm (3,1 pulgadas) y un diámetro interno de 5,59 cm (2,2 pulgadas). El primer tocho (tocho n.° 1) se extruyó a aproximadamente 788 °C (aproximadamente 1476 °F) y produjo aproximadamente 1,22 m (4 pies) de material satisfactorio para el balanceo para formar una tubería sin costura. El segundo tocho (tocho n.° 2) se extruyó a aproximadamente 843 °C (aproximadamente 1575 °F) y produjo un cuerpo hueco tubular extruido satisfactorio a lo largo de toda su longitud. En cada caso, la forma, las dimensiones y el acabado de la superficie del material extruido indicaron que el material podría trabajarse en frío con éxito mediante laminado o balanceo después del recocido y el acondicionamiento.The alloy was forged at 1700 ° F (approximately 927 ° C), and then rotationally forged at approximately 1600 ° F (approximately 871 ° C). The calculated Tp of the alloy were approximately 1790 ° F (approximately 977 ° C). Two billets of the hot forged alloy were extruded, each having an outside diameter of 15.2 cm (6 inches) and an internal diameter of 5.72 cm (2.25 inches), to hollow tubular bodies having a diameter exterior of 7.87 cm (3.1 inches) and an internal diameter of 5.59 cm (2.2 inches). The first billet (billet # 1) was extruded at approximately 788 ° C (approximately 1476 ° F) and produced approximately 1.22 m (4 feet) of satisfactory material for rolling to form a seamless pipe. The second billet (billet # 2) was extruded at approximately 843 ° C (approximately 1575 ° F) and produced a satisfactory extruded tubular hollow body along its entire length. In each case, the shape, dimensions and surface finish of the extruded material indicated that the material could be worked cold by rolling or rolling after annealing and conditioning.

Se realizó un estudio para determinar las propiedades de tracción del material extruido después de someterse a diversos tratamientos térmicos. Los resultados del estudio se proporcionan en la Tabla 5 a continuación. Las dos primeras filas de la Tabla 5 enumeran las propiedades medidas para las extrusiones en su forma "como extruido". Las filas restantes se refieren a muestras de cada extrusión que se sometieron a tratamiento térmico adicional y, en algunos casos, un enfriamiento rápido con agua ("EA") o enfriamiento con aire ("EA"). Las últimas cuatro filas enumeran sucesivamente la temperatura de cada etapa de tratamiento térmico empleada.A study was conducted to determine the tensile properties of extruded material after undergoing various heat treatments. The results of the study are provided in Table 5 below. The first two rows of Table 5 list the measured properties for extrusions in their "as extruded" form. The remaining rows refer to samples of each extrusion that underwent additional heat treatment and, in some cases, rapid cooling with water ("EA") or cooling with air ("EA"). The last four rows successively list the temperature of each stage of heat treatment used.

Tabla 5Table 5

Procesamiento Processing: Temp. Límite elástico MPa (KSI) Resistencia a la tracción final MPa (KSI) Alargamiento % Temp. Elastic limit MPa (KSI) Final tensile strength MPa (KSI) Elongation%

Como extruido (tocho n.° 1) As extruded (billet # 1): ND 908,1 (131,7) 1024,6 (184,6) 16 ND 908.1 (131.7) 1024.6 (184.6) 16

Como extruido (tocho n.° 2) As extruded (billet # 2): ND 946,0 (137,2) 1031,5 (149,6) 18 ND 946.0 (137.2) 1031.5 (149.6) 18

Recocer 4 horas (n.° 1) Anneal 4 hours (# 1): 1350 °F, 732 °C 873,6 (126,7) 959,8 (139,2) 18 1350 ° F, 732 ° C 873.6 (126.7) 959.8 (139.2) 18

Recocer 4 horas (n.° 2) Anneal 4 hours (# 2): 1350 °F, 732 °C 857,7 (12,4) 950,8 (137,9) 18 1350 ° F, 732 ° C 857.7 (12.4) 950.8 (137.9) 18

Recocer 4 horas (n.° 1) Anneal 4 hours (# 1): 1400 °F, 760 °C 864,6 (125,4) 957,7 (138,9) 19 1400 ° F, 760 ° C 864.6 (125.4) 957.7 (138.9) 19

Recocer 4 horas (n.° 2) Anneal 4 hours (# 2): 1400 °F, 760 °C 861,2 (124,9) 959,8 (139,2) 19 1400 ° F, 760 ° C 861.2 (124.9) 959.8 (139.2) 19

Recocer 1 hora (n.° 1) Anneal 1 hour (# 1): 1400 °F, 760 °C 857,7 (124,4) 955,6 (138,6) 18 1400 ° F, 760 ° C 857.7 (124.4) 955.6 (138.6) 18

Recocer 1 hora (n.° 2) Anneal 1 hour (# 2): 1400 °F, 760 °C 875,7 (127,0) 963,9 (139,8) 18 1400 ° F, 760 ° C 875.7 (127.0) 963.9 (139.8) 18

Recocer 4 horas (n.° 1) Anneal 4 hours (# 1): 1450 °F, 788 °C 880,5 (127,7) 968,7 (140,5) 18 1450 ° F, 788 ° C 880.5 (127.7) 968.7 (140.5) 18

Recocer 4 horas (n.° 2) Anneal 4 hours (# 2): 1450 °F, 788 °C 863,9 (125,3) 958,4 (139,0) 19 1450 ° F, 788 ° C 863.9 (125.3) 958.4 (139.0) 19

Recocer 1 hora + EA (n.° 1) Anneal 1 hour + EA (# 1): 1700 °F, 924 °C ND 1292,1 (187,4) 12 1700 ° F, 924 ° C ND 1292.1 (187.4) 12

Recocer 1 hora + EA (n.° 2) Annealing 1 hour + EA (# 2): 1700 °F, 927 °C 1118,4 (162,2) 1299,7 (188,5) 15 1700 ° F, 927 ° C 1118.4 (162.2) 1299.7 (188.5) 15

: 1700 °F, 1700 ° F,

Recocer 1 hora + EA + 8 horas. + EA (n.° 1) Anneal 1 hour + EA + 8 hours. + EA (# 1): 927 °C 1000 °F, 538 °C 1085,3 (157,4) 1210,1 (175,5) 13 927 ° C 1000 ° F, 538 ° C 1085.3 (157.4) 1210.1 (175.5) 13

: 1700 °F, 1700 ° F,

Recocer 1 hora + EA + 8 horas. + EA (n.° 2) Anneal 1 hour + EA + 8 hours. + EA (# 2): 927 °C 1000 °F, 538 °C 1099,8 (159,5) 1226,6 (177,9) 9 927 ° C 1000 ° F, 538 ° C 1099.8 (159.5) 1226.6 (177.9) 9

: 1700 °F, 1700 ° F,

Recocer 1 hora + EA + 1 hora EA (n.° 1) Annealing 1 hour + EA + 1 hour EA (# 1): 927 °C 1400 °F, 760 °C 922,6 (133,8) 1017,0 (147,5) 19 927 ° C 1400 ° F, 760 ° C 922.6 (133.8) 1017.0 (147.5) 19

: 1700 °F, 1700 ° F,

Recocer 1 hora + EA + 1 hora, EA (n.° 2) Annealing 1 hour + EA + 1 hour, EA (# 2): 927 °C 1400 °F, 760 °C 912,9 (132,4) 1007,4 (146,1) 18 927 ° C 1400 ° F, 760 ° C 912.9 (132.4) 1007.4 (146.1) 18

Los resultados de la Tabla 5 muestran resistencias comparables a la placa laminada en caliente y recocida, así como a las reservas planas de precursores que posteriormente se laminaron en frío. Todos los resultados de la 5 Tabla 5 para el recocido de 1350 °F (aproximadamente 732 °C) hasta 1450 °F (aproximadamente 788 °C) durante los tiempos enumerados (denominado en el presente documento "recocido del molino") indican que las extrusiones pueden fácilmente reducirse en frío al tubo a través de balanceo o laminado o trefilado. Por ejemplo, los resultados de tracción se comparan favorablemente con los resultados obtenidos por los inventores de laminación en frío y recocido de Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2, y también del trabajo anterior de los inventores con la aleación Ti-3Al-2,5V, 10 que convencionalmente se extruye a tubos.The results in Table 5 show resistance comparable to the hot rolled and annealed plate, as well as to the precursor flat stocks that were subsequently cold rolled. All results in Table 5 for annealing from 1350 ° F (approximately 732 ° C) to 1450 ° F (approximately 788 ° C) during the times listed (referred to herein as "mill annealing") indicate that Extrusions can easily be cold reduced to the tube through rolling or rolling or drawing. For example, the tensile results compare favorably with the results obtained by the inventors of cold rolling and annealing of Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-, 25O2, and also of the previous work of the inventors with the alloy Ti-3Al-2,5V, 10 that is conventionally extruded into tubes.

Los resultados de la Tabla 5 para las muestras enfriadas y envejecidas con agua (denominadas "STE" para "solución tratada y envejecida") muestran que el tubo balanceado/laminado en frío producido a partir de las extrusiones podría tratarse posteriormente con calor para obtener resistencias mucho más altas, mientras mantiene 15 cierta ductilidad residual. Estas propiedades de STE son favorables en comparación con las de Ti-6AI-4V y las variantes de grado inferior.The results in Table 5 for samples cooled and aged with water (called "STE" for "treated and aged solution") show that the cold-rolled / rolled tube produced from the extrusions could subsequently be heat treated for resistance. much higher, while maintaining some residual ductility. These STE properties are favorable compared to those of Ti-6AI-4V and lower grade variants.

Ejemplo 2Example 2

20 Se prepararon tochos adicionales de la aleación de Kosaka forjada en caliente de la Tabla 5 descrita anteriormente y se extruyeron con éxito a cuerpos huecos tubulares. Se utilizaron dos tamaños de tochos de entrada para obtener dos tamaños de tubos extruidos. Los tochos mecanizados de un diámetro exterior de 17 cm (6,69 pulgadas) y un20 Additional billets of the hot forged Kosaka alloy from Table 5 described above were prepared and successfully extruded into tubular hollow bodies. Two sizes of inlet billets were used to obtain two sizes of extruded tubes. Machined billets with an outside diameter of 17 cm (6.69 inches) and a

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diámetro interno de 6,48 cm (2,55 pulgadas) se extruyeron a un diámetro exterior nominal de 8,6 cm (3,4 pulgadas) y un diámetro interno de 6,32 cm (2,488 pulgadas). Los tochos mecanizados de un diámetro exterior de 15,34 cm (6,04 pulgadas) y un diámetro interno de 5,72 cm (2,25 pulgadas) se extruyeron a un diámetro exterior nominal de 7,87 cm (3,1 pulgadas) y un diámetro interno de 5,72 cm (2,25 pulgadas). La extrusión se produjo en un punto de objetivo de 1450 °F (aproximadamente 788 °C), con un máximo de 1550 °F (aproximadamente 843 °C). Este intervalo de temperatura se seleccionó de modo que la extrusión tuviera lugar a una temperatura por debajo de la Tp calculada (aproximadamente 1790 °F, 977 °C) pero también suficiente para conseguir un flujo de plástico.Internal diameter of 6.48 cm (2.55 inches) was extruded to a nominal outside diameter of 8.6 cm (3.4 inches) and an internal diameter of 6.32 cm (2,488 inches). Machined billets with an outside diameter of 15.34 cm (6.04 inches) and an internal diameter of 5.72 cm (2.25 inches) were extruded to a nominal outside diameter of 7.87 cm (3.1 inches) ) and an internal diameter of 5.72 cm (2.25 inches). The extrusion occurred at a target point of 1450 ° F (approximately 788 ° C), with a maximum of 1550 ° F (approximately 843 ° C). This temperature range was selected so that the extrusion took place at a temperature below the calculated Tp (approximately 1790 ° F, 977 ° C) but also sufficient to achieve a plastic flow.

Los tubos extruidos mostraron una calidad de superficie y un acabado de superficie favorables, estaban libres de traumatismo superficial visible, tenían una forma redonda y un espesor de pared generalmente uniforme, y tenían dimensiones uniformes a lo largo de su longitud. Estas observaciones, tomadas en combinación con los resultados de tracción de la Tabla 5 y la experiencia de los inventores con el laminado en frío del mismo material, indican que las extrusiones tubulares pueden procesarse adicionalmente mediante trabajo en frío para tubos que cumplan los requisitos comerciales.The extruded tubes showed a favorable surface quality and surface finish, were free of visible surface trauma, had a generally uniform round shape and wall thickness, and had uniform dimensions along their length. These observations, taken in combination with the tensile results of Table 5 and the inventors' experience with cold rolling of the same material, indicate that tubular extrusions can be further processed by cold work for tubes that meet commercial requirements.

Ejemplo 3Example 3

Varias muestras para ensayo de la aleación de titanio a-p de la Tabla 5 forjadas en caliente como se describe en el Ejemplo 1 anterior se laminaron a aproximadamente 0,572 cm (0,225 pulgadas) de espesor en el intervalo a-p a una temperatura de 50-150 °F (aproximadamente 28 °C a aproximadamente 83 °C) por debajo de la Tp calculada. La experimentación con la aleación indicó que el laminado en el intervalo a-p seguido de un recocido de molino produjo los mejores resultados de laminado en frío. Sin embargo, se prevé que, dependiendo de los resultados deseados, la temperatura de laminación podría estar en el intervalo de temperaturas por debajo de la Tp hasta el intervalo de recocido del molino.Several samples for testing the hot-forged titanium alloy ap of Table 5 as described in Example 1 above were laminated to approximately 0.252 cm (0.225 inches) thick in the range ap at a temperature of 50-150 ° F (approximately 28 ° C to approximately 83 ° C) below the calculated Tp. Experimentation with the alloy indicated that rolling in the a-p range followed by annealing mill produced the best cold rolling results. However, it is envisioned that, depending on the desired results, the rolling temperature could be in the temperature range below the Tp to the mill annealing range.

Antes de la laminación en frío, las muestras para ensayo se recocieron en molino, y luego se chorrearon y decaparon para que estuvieran libres de una caja y de una superficie enriquecida con oxígeno o estabilizada. Las muestras para ensayo se laminaron en frío a temperatura ambiente, sin aplicación de calor externo. (Las muestras se calentaron a través del trabajo adiabático a aproximadamente 200-300 °F (aproximadamente 93 °C a aproximadamente 149 °C), lo que no se considera metalúrgicamente significativo.) Las muestras laminadas en frío se recocieron posteriormente. Varias de las muestras para ensayo recocidas de 0,572 cm (0,225 pulgadas) de espesor se laminaron en frío a un espesor de aproximadamente 0,363 cm (0,143 pulgadas), una reducción de aproximadamente 36 %, a través de varios pases de rodillo. Dos de las muestras para ensayo de 0,363 cm (0,143 pulgadas) se recocieron durante 1 hora a 1400 °F (760 °C) y luego se laminaron en frío a temperatura ambiente, sin la aplicación de calor externo, a aproximadamente 0,194 cm (0,0765 pulgadas), una reducción de aproximadamente el 46 %.Before cold rolling, the test samples were annealed in a mill, and then dripped and stripped so that they were free of a box and an oxygen enriched or stabilized surface. The test samples were cold rolled at room temperature, without external heat application. (The samples were heated through adiabatic work at approximately 200-300 ° F (approximately 93 ° C to approximately 149 ° C), which is not considered metallurgically significant.) The cold rolled samples were subsequently annealed. Several of the annealed test samples 0.525 cm (0.225 inches) thick were cold rolled to a thickness of approximately 0.363 cm (0.133 inches), a reduction of approximately 36%, through several roller passes. Two of the 0.363 cm (0.133 inch) test samples were annealed for 1 hour at 1400 ° F (760 ° C) and then cold rolled at room temperature, without the application of external heat, at approximately 0.194 cm (0 , 0765 inches), a reduction of approximately 46%.

Durante el laminado en frío de las muestras de mayor espesor, se observaron reducciones de 0,002-0,008 cm (0,001 a 0,003 pulgadas) por pasada. En calibres más delgados, así como cerca de los límites de la reducción en frío antes de que se requiriera recocido, se observó que se necesitaban varios pases antes de conseguir una reducción de tan solo 0,002 cm (0,001 pulgadas). Como será evidente para un experto en la técnica, la reducción de espesor alcanzable por pasada dependerá en parte del tipo de molino, la configuración del molino, el diámetro del rodillo de trabajo, así como de otros factores. Las observaciones del laminado en frío del material indican que podrían conseguirse fácilmente reducciones finales de al menos aproximadamente 35-45 % antes de la necesidad de recocido. Las muestras se laminaron en frío sin traumatismos o defectos observables, excepto por un ligero agrietamiento en el borde que se produjo en el límite de la ductilidad práctica del material. Estas observaciones indicaron la adecuabilidad de la aleación a-p de kosaka para el laminado en frío.During cold rolling of the thickest samples, reductions of 0.002-0.008 cm (0.001 to 0.003 inches) were observed per pass. In thinner gauges, as well as near the limits of cold reduction before annealing was required, it was observed that several passes were needed before achieving a reduction of only 0.002 cm (0.001 inches). As will be apparent to one skilled in the art, the reduction in thickness achievable per pass will depend in part on the type of mill, the configuration of the mill, the diameter of the working roller, as well as other factors. Observations of the cold rolling of the material indicate that final reductions of at least about 35-45% could be easily achieved before the need for annealing. The samples were cold rolled without trauma or observable defects, except for a slight cracking at the edge that occurred at the limit of the practical ductility of the material. These observations indicated the suitability of kosaka a-p alloy for cold rolling.

Las propiedades de tracción de las muestras para ensayo de calibre intermedio y final se proporcionan en la Tabla 6. Estas propiedades se comparan favorablemente con las propiedades de tracción necesarias para el material Ti-6AI- 4V como se establece en las especificaciones industriales convencionales tales como: AMS 4911H (Especificación de Materiales Aeroespaciales, Aleaciones de Titanio, Chapa, Tira y Placa de 6A1-4V Recocido); MIL-T-9046J (Tabla III); y DMS 1592C.The tensile properties of the intermediate and final caliber test samples are provided in Table 6. These properties are favorably compared with the tensile properties necessary for the Ti-6AI-4V material as set forth in conventional industrial specifications such as : AMS 4911H (Specification of Aerospace Materials, Titanium Alloys, Sheet, Strip and Plate 6A1-4V Annealing); MIL-T-9046J (Table III); and DMS 1592C.

Tabla 6Table 6

: Longitudinal Transversal Longitudinal Transversal

Espesor del material cm (pulgadas) Material Thickness cm (inches): Límite elástico MPa (KSI) Resistencia a la tracción final MPa (KSI) Alargamiento (%) Límite elástico MPa (KSI) Resistencia a la tracción final MPa (KSI) Alargamiento (%) Elastic limit MPa (KSI) Tensile strength MPa (KSI) Elongation (%) Elastic limit MPa (KSI) Tensile strength MPa (KSI) Elongation (%)

0,363 (0,143) 0.363 (0.133): 865,3 (125,5) 978,4 (141,9) 15 1057,7 (153,4) 1091,5 (158,3) 16 865.3 (125.5) 978.4 (141.9) 15 1057.7 (153.4) 1091.5 (158.3) 16

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0,363 (0,143) 0.363 (0.133): 870,8 (126,3) 985,3 (142,9) 15 1054,2 (152,9) 1088,6 (157,6) 16 870.8 (126.3) 985.3 (142.9) 15 1054.2 (152.9) 1088.6 (157.6) 16

0,363 (0,143) 0.363 (0.133): 863,9 (125,3) 978,4 (141,9) 15 1049,4 (152,2) 1085,3 (157,4) 16 863.9 (125.3) 978.4 (141.9) 15 1049.4 (152.2) 1085.3 (157.4) 16

0,194 (0,0765) 0.194 (0.0765): 866,0 (1256,6) 1006,0 (149,9) 14 1036,3 (150,3) 1084,6 (157,3) 14 866.0 (1256.6) 1006.0 (149.9) 14 1036.3 (150.3) 1084.6 (157.3) 14

0,194 (0,0765) 0.194 (0.0765): 868,1 (125,9) 1008,7 (146,3) 14 1034,9 (150,1) 1081,8 (156,9) 15 868.1 (125.9) 1008.7 (146.3) 14 1034.9 (150.1) 1081.8 (156.9) 15

Las propiedades de torsión de las muestras para ensayo recocidas se evaluaron de acuerdo con la norma ASTM E 290. Dichos ensayos consistieron en colocar una muestra para ensayo plana sobre dos rodillos estacionarios y luego empujar la muestra para ensayo entre los rodillos con un mandril de un radio basado en el espesor del material hasta que se obtiene un ángulo de curvatura de 105°. La muestra fue luego examinada para detectar agrietamiento. Las muestras laminadas en frío mostraron la capacidad de doblarse en radios más estrechos (normalmente un radio de curvatura alcanzado de 3E, o en algunos casos 2E, en los que "E" es el espesor de la muestra) que es típico para el material Ti-6AI-4V, mientras que también muestran niveles de resistencia comparables a Ti-6Al-4V. Basándose en las observaciones de los inventores de esta y otros ensayos de flexión, se cree que muchos artículos laminados en frío formados de la aleación de Kosaka pueden doblarse alrededor de un radio de 4 veces el espesor del artículo o menos sin fallo del artículo.The torsion properties of the annealed test samples were evaluated in accordance with ASTM E 290. These tests consisted of placing a flat test sample on two stationary rollers and then pushing the test sample between the rollers with a mandrel of a radius based on the thickness of the material until a curvature angle of 105 ° is obtained. The sample was then examined for cracking. Cold rolled samples showed the ability to bend in narrower radii (usually a radius of curvature reached 3E, or in some cases 2E, in which "E" is the thickness of the sample) which is typical for Ti material -6AI-4V, while also showing resistance levels comparable to Ti-6Al-4V. Based on the observations of the inventors of this and other bending tests, it is believed that many cold rolled articles formed of the Kosaka alloy can be folded around a radius of 4 times the thickness of the article or less without failure of the article.

Las observaciones de laminación en frío y los ensayos de propiedades de resistencia y flexión en este ejemplo indican que la aleación de Kosaka puede procesarse en una tira laminada en frío, y también puede reducirse a un producto de calibre muy fino, tal como una lámina. Esto se confirmó en ensayos adicionales por los inventores en los que una aleación de Kosaka que tiene la química del presente ejemplo se laminó con éxito en frío en un molino Sendzimir a un espesor de 0,028 cm (0,011 pulgadas) o menos.The cold rolling observations and the resistance and flexural properties tests in this example indicate that the Kosaka alloy can be processed in a cold rolled strip, and can also be reduced to a very fine gauge product, such as a sheet. This was confirmed in further tests by the inventors in which a Kosaka alloy having the chemistry of the present example was successfully cold rolled in a Sendzimir mill at a thickness of 0.028 cm (0.011 inches) or less.

Ejemplo 4Example 4

Se preparó una placa de una aleación de Kosaka procesada a-p que tiene la química de la Tabla 4 anterior laminando en cruzado la placa a aproximadamente 1735 °F (aproximadamente 946 °C), que está en el intervalo de 50-150 °F ( aproximadamente 28 °C a aproximadamente 83 °C) inferior a la Tp. La placa se laminó en caliente a 1715 °F (aproximadamente 935 °C) desde un espesor nominal de 2,5 cm (0,980 pulgadas) a un espesor nominal de 0,559 cm (0,220 pulgadas). Para investigar qué parámetros intermedios de recocido proporcionan las condiciones adecuadas para la posterior reducción en frío, la placa se cortó en cuatro secciones individuales (n.° 1 a n.°4) y las secciones se procesaron como se indica en la Tabla 7. Cada sección se recoció primero durante aproximadamente una hora y luego se sometió a dos etapas de laminado en frío (LF) con un recocido intermedio que dura aproximadamente una hora.A plate of an ap processed Kosaka alloy having the chemistry of Table 4 above was prepared by cross-rolling the plate at approximately 1735 ° F (approximately 946 ° C), which is in the range of 50-150 ° F (approximately 28 ° C at approximately 83 ° C) lower than Tp. The plate was hot rolled at 1715 ° F (approximately 935 ° C) from a nominal thickness of 2.5 cm (0.980 inches) to a nominal thickness of 0.559 cm (0.220 inches). To investigate which intermediate annealing parameters provide the appropriate conditions for subsequent cold reduction, the plate was cut into four individual sections (# 1 to # 4) and the sections were processed as indicated in Table 7. Each section was first annealed for approximately one hour and then subjected to two cold rolling (LF) stages with an intermediate annealing lasting approximately one hour.

Tabla 7Table 7

Sección Section: Procesamiento Calibre final cm (pulgadas) Processing Final Gauge cm (inches)

n.° 1 # 1: recocido a 1400 °F (760 °C)/LF/recocido a1400 °F (760 °C)/LF 0,175 (0,069) annealed at 1400 ° F (760 ° C) / LF / annealed at 1400 ° F (760 ° C) / LF 0.175 (0.069)

n.° 2 # 2: recocido a 1550 °F (aproximadamente 843 °C)/LF/recocido a1400 °F (760 °C)/LF 0,168 (0,066) annealed at 1550 ° F (approximately 843 ° C) / LF / annealed at 1400 ° F (760 ° C) / LF 0.168 (0.066)

n.° 3 # 3: recocido a 1700 °F (aproximadamente 927 °C)/LF/recocido a1400 °F (760 °C)/LF 0,198 (0,078) annealed at 1700 ° F (approximately 927 ° C) / LF / annealed at 1400 ° F (760 ° C) / LF 0.198 (0.078)

n.° 4 # 4: recocido a 1800 °F (aproximadamente 982 °C)/LF/recocido a1400 °F (760 °C)/LF ND annealed at 1800 ° F (approximately 982 ° C) / LF / annealed at 1400 ° F (760 ° C) / LF ND

Durante las etapas de laminación en frío, se realizaron pases de laminación hasta la primera verificación de bordes observables, que es una indicación temprana de que el material se está acercando al límite de la trabajabilidad práctica. Como se vio en otros ensayos de laminación en frío con la aleación de Kosaka por los inventores, la reducción inicial en frío en los ensayos de la Tabla 7 fue del orden del 30-40 %, y más normalmente fue del 33-37 %. El uso de parámetros de una hora a 1400 °F (760 °C) para el recocido antes de la reducción en frío y el recocido intermedio proporcionó resultados adecuados, aunque el procesamiento aplicado a las otras secciones en la Tabla 7 también funcionó bien.During the cold rolling stages, rolling passes were made until the first verification of observable edges, which is an early indication that the material is approaching the practical workability limit. As seen in other cold rolling tests with the Kosaka alloy by the inventors, the initial cold reduction in the tests in Table 7 was of the order of 30-40%, and more normally it was 33-37%. The use of one hour parameters at 1400 ° F (760 ° C) for annealing before cold reduction and intermediate annealing provided adequate results, although the processing applied to the other sections in Table 7 also worked well.

Los inventores también determinaron que el recocido durante cuatro horas a 1400 °F (760 °C), o bien a 1350 °F (aproximadamente 732 °C) o a 1450 °F (aproximadamente 787 °C) durante un tiempo equivalente, también transmitió sustancialmente la misma capacidad en el material para la posterior reducción en frío y propiedades mecánicas ventajosas, tales como los resultados de tracción y flexión. Se observó que incluso temperaturas más altas, tales como en el "intervalo de solución" de 50-150 °F (aproximadamente 28 °C a aproximadamente 83 °C)The inventors also determined that annealing for four hours at 1400 ° F (760 ° C), or at 1350 ° F (approximately 732 ° C) or 1450 ° F (approximately 787 ° C) for an equivalent time, also transmitted substantially the same capacity in the material for subsequent cold reduction and advantageous mechanical properties, such as tensile and flexural results. It was observed that even higher temperatures, such as in the "solution range" of 50-150 ° F (approximately 28 ° C to approximately 83 ° C)

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1010

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inferior a la Tp, parecían endurecer el material y dificultar la posterior reducción en frío. El recocido en el campo p, T>Tp, no produjo ninguna ventaja para la reducción en frío posterior.lower than the Tp, they seemed to harden the material and hinder the subsequent cold reduction. Annealing in the p-field, T> Tp, did not produce any advantage for subsequent cold reduction.

Ejemplo 5Example 5

Se preparó una aleación de Kosaka que tenía la siguiente composición: 4,07 % en peso de aluminio; 229 ppm de carbono; 1,69 % en peso de hierro; 86 ppm de hidrógeno; 99 ppm de nitrógeno; 2100 ppm de oxígeno y 2,60 % en peso de vanadio. La aleación se procesó forjando inicialmente un lingote VAR de un diámetro de 76,2 cm (30 pulgadas) de la aleación a 2100 °F (aproximadamente 1149 °C) a una sección transversal de 50,8 cm (20 pulgadas) de espesor nominal por 73,7 cm (29 pulgadas) de ancho, que a su vez se forjó en 1950 °F (aproximadamente 1066 °C) a una sección transversal de 25,4 cm (10 pulgadas) de espesor nominal por 73,7 cm (29 pulgadas) de ancho. Después de la molienda/acondicionado, el material se forjó a 1835 °F (aproximadamente 1002 °C) (todavía por encima de la Tp de aproximadamente 1790 °F (aproximadamente 977 °C)) a una plancha de 11,4 cm (4,5 pulgadas) de espesor nominal, que fue posteriormente acondicionado por molienda y decapado. Una sección de la plancha se laminó a 1725 °F (aproximadamente 941 °C), aproximadamente 65 °F (aproximadamente 36 °C) por debajo de la Tp, a un espesor de aproximadamente 5,3 cm (2,1 pulgadas) y se recoció. Una pieza de 30,5 x 38,1 cm (12 x 15 pulgadas) de la placa de 5,3 cm (2,1 pulgadas) fue luego laminada en caliente a una banda caliente de un espesor nominal de 0,51 cm (0,2 pulgadas). Después de recocer a 1400 °F (760 °C) durante una hora, la pieza se chorreó y se decapó, se laminó en frío hasta aproximadamente 0,363 cm (0,143) pulgadas de espesor, se recoció con aire a 1400 °F (760 °C) durante una hora y se acondicionó. Como es sabido en la técnica, el acondicionamiento puede incluir uno o más tratamientos superficiales, tales como chorreo, decapado y molienda, para eliminar la escala superficial, el óxido y los defectos. La banda se laminó en frío de nuevo, esta vez a aproximadamente 0,198 cm (0,078 pulgadas) de espesor, y se recoció y acondicionó de forma similar, y se volvió a laminar hasta aproximadamente 0,114 cm (0,045 pulgadas) de espesor.A Kosaka alloy was prepared having the following composition: 4.07% by weight of aluminum; 229 ppm carbon; 1.69% by weight of iron; 86 ppm hydrogen; 99 ppm of nitrogen; 2100 ppm of oxygen and 2.60% by weight of vanadium. The alloy was initially processed by forging a VAR ingot of a diameter of 76.2 cm (30 inches) from the alloy at 2100 ° F (approximately 1149 ° C) at a cross section of 50.8 cm (20 inches) nominal thickness by 73.7 cm (29 inches) wide, which in turn was forged in 1950 ° F (approximately 1066 ° C) to a cross section of 25.4 cm (10 inches) nominal thickness by 73.7 cm ( 29 inches) wide. After milling / conditioning, the material was forged at 1835 ° F (approximately 1002 ° C) (still above the Tp of approximately 1790 ° F (approximately 977 ° C)) to an 11.4 cm (4) plate , 5 inches) of nominal thickness, which was subsequently conditioned by grinding and pickling. A section of the plate was laminated at 1725 ° F (approximately 941 ° C), approximately 65 ° F (approximately 36 ° C) below the Tp, at a thickness of approximately 5.3 cm (2.1 inches) and It was annealed. A 30.5 x 38.1 cm (12 x 15 inch) piece of the 5.3 cm (2.1 inch) plate was then hot rolled to a hot strip of a nominal thickness of 0.51 cm ( 0.2 inch) After annealing at 1400 ° F (760 ° C) for one hour, the piece was blasted and stripped, cold rolled to approximately 0.363 cm (0.133) inches thick, annealed with air at 1400 ° F (760 ° C) for one hour and conditioned. As is known in the art, the conditioning may include one or more surface treatments, such as blasting, pickling and grinding, to remove the surface scale, rust and defects. The strip was cold rolled again, this time at approximately 0.198 cm (0.078 inches) thick, and similarly annealed and conditioned, and re-laminated to approximately 0.114 cm (0.045 inches) thick.

Al laminar hasta 0,198 cm (0,078 pulgadas) de espesor, la chapa resultante se cortó en dos piezas para facilitar su manejo. Sin embargo, para realizar ensayos adicionales en el equipo que requieren una bobina, las dos piezas se soldaron juntas y las colas se unieron a la tira. La química del metal de soldadura era sustancialmente la misma que la del metal base. La aleación podía soldarse usando medios tradicionales para aleaciones de titanio, proporcionando un depósito de soldadura dúctil. A continuación, la tira se laminó en frío (la soldadura no se laminó) para proporcionar una tira de 0,114 cm (0,045 pulgadas) de espesor nominal, y se recoció en un horno de recocido continuo a 1425 °F (aproximadamente 774 °C) a una velocidad de alimentación de 0,51 cm/s (1 pie/minuto). Como es sabido, un recocido continuo se logra moviendo la tira a través de una zona caliente dentro de una atmósfera semi-protectora que incluye argón, helio, nitrógeno, o algún otro gas que tenga una reactividad limitada a la temperatura de recocido. La atmósfera semiprotectora está destinada a impedir la necesidad de chorrear y luego decapar fuertemente la tira recocida para eliminar el óxido profundo. Un horno de recocido continuo se usa convencionalmente en el procesamiento a escala comercial y, por lo tanto, el ensayo se llevó a cabo para simular la producción de una tira en espiral a partir de una aleación de Kosaka en un entorno de producción comercial.When rolling up to 0.198 cm (0.078 inches) thick, the resulting sheet was cut into two pieces for ease of handling. However, to perform additional tests on the equipment that require a coil, the two pieces were welded together and the tails were attached to the strip. The chemistry of the weld metal was substantially the same as that of the base metal. The alloy could be welded using traditional means for titanium alloys, providing a ductile weld deposit. Next, the strip was cold rolled (the weld was not laminated) to provide a 0.114 cm (0.045 inch) nominal thickness strip, and annealed in a continuous annealing furnace at 1425 ° F (approximately 774 ° C) at a feed rate of 0.51 cm / s (1 foot / minute). As is known, continuous annealing is achieved by moving the strip through a hot zone within a semi-protective atmosphere that includes argon, helium, nitrogen, or some other gas that has limited reactivity to the annealing temperature. The semi-protective atmosphere is intended to prevent the need to drip and then strongly strip the annealed strip to remove deep oxide. A continuous annealing furnace is conventionally used in commercial scale processing and, therefore, the test was carried out to simulate the production of a spiral strip from a Kosaka alloy in a commercial production environment.

Se recogieron muestras de una de las secciones unidas recocidas de la tira para la evaluación de las propiedades de tracción, y la tira se laminó entonces en frío. Una de las secciones unidas se laminó en frío desde un espesor de aproximadamente 0,104 cm (0,041 pulgadas) a aproximadamente 0,056 cm (0,022 pulgadas), una reducción del 46 %. La sección restante se laminó en frío desde un espesor de aproximadamente 0,107 cm (0,042 pulgadas) a aproximadamente 0,061 cm (0,024 pulgadas), una reducción del 43 %. El laminado se interrumpió cuando apareció una grieta de borde repentina en cada sección unida.Samples were collected from one of the annealed bonded sections of the strip for evaluation of tensile properties, and the strip was then cold rolled. One of the joined sections was cold rolled from a thickness of about 0.104 cm (0.041 inches) to about 0.056 cm (0.022 inches), a 46% reduction. The remaining section was cold rolled from a thickness of about 0.107 cm (0.042 inches) to about 0.061 cm (0.024 inches), a 43% reduction. The laminate was interrupted when a sudden edge crack appeared in each joined section.

Después del laminado en frío, la tira se re-dividió en la línea de soldadura en dos tiras individuales. La primera sección de la tira se recoció entonces en la línea de recocido continuo a 1425 °F (aproximadamente 774 °C) a una velocidad de alimentación de 0,51 cm/s (1 pie/minuto). Las propiedades de tracción de la primera sección recocida de la tira se proporcionan a continuación en la Tabla 8, habiéndose ejecutado cada ensayo por duplicado. Las propiedades de tracción en la Tabla 8 fueron sustancialmente las mismas que las de las muestras recogidas de la primera sección de la tira después del recocido continuo inicial y antes de la primera reducción en frío. Que todas las muestras tuvieran propiedades de tracción favorables similares indica que la aleación puede recocerse continuamente de manera eficaz.After cold rolling, the strip was re-divided into the welding line into two individual strips. The first section of the strip was then annealed in the continuous annealing line at 1425 ° F (approximately 774 ° C) at a feed rate of 0.51 cm / s (1 foot / minute). The tensile properties of the first annealed section of the strip are given below in Table 8, each test having been executed in duplicate. The tensile properties in Table 8 were substantially the same as those of the samples collected from the first section of the strip after initial continuous annealing and before the first cold reduction. That all samples had similar favorable tensile properties indicates that the alloy can be continuously annealed efficiently.

Tabla 8Table 8

: Longitudinal Transversal Longitudinal Transversal

Ejecución de ensayo Test run: Límite elástico MPa (KSI) Resistencia a la tracción final MPa (KSI) Alargamiento (%) Límite elástico MPa (KSI) Resistencia a la tracción final MPa (KSI) Alargamiento (%) Elastic limit MPa (KSI) Tensile strength MPa (KSI) Elongation (%) Elastic limit MPa (KSI) Tensile strength MPa (KSI) Elongation (%)

n.° 1 # 1: 903,9 (131,1) 1032,2 (149,7) 14 1054,9 (153,0) 1108,7 (160,8) 10 903.9 (131.1) 1032.2 (149.7) 14 1054.9 (153.0) 1108.7 (160.8) 10

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

n.° 2 # 2: 906,0 (131,4) 1037,0 (150,4) 12 1052,2 (152,6) 1103,2 (160,0) 12 906.0 (131.4) 1037.0 (150.4) 12 1052.2 (152.6) 1103.2 (160.0) 12

Los resultados de laminación en frío conseguidos en este ejemplo fueron muy favorables. El recocido continuo ablandó adecuadamente el material para una reducción en frío adicional a un calibre delgado. El uso de un molino Sendzimir, que aplica presión de manera más uniforme a lo ancho de la pieza de trabajo, puede aumentar el posible laminado en frío antes de la necesidad de recocido.The cold rolling results achieved in this example were very favorable. Continuous annealing adequately softened the material for an additional cold reduction to a thin gauge. The use of a Sendzimir mill, which applies pressure more evenly across the workpiece, can increase the possible cold rolling before the need for annealing.

Ejemplo 6Example 6

Se proporcionó una sección de un tocho de aleación de Kosaka que tiene la química mostrada en la Tabla 4 y se procesó de la siguiente manera hacia el extremo de la producción de alambre. El tocho se forjó en una prensa de forjado a aproximadamente 1725 °F (aproximadamente 941 °C) a una barra redonda de aproximadamente 7 cm (2,75 pulgadas) de diámetro, y luego se forjó en una forja giratoria para redondearlo.A section of a Kosaka alloy billet having the chemistry shown in Table 4 was provided and processed as follows towards the end of the wire production. The billet was forged in a forging press at approximately 1725 ° F (approximately 941 ° C) to a round bar approximately 7 cm (2.75 inches) in diameter, and then forged on a rotating forge to round it.

La barra fue luego forjada/estampada en una pequeña estampadora giratoria en dos etapas, cada una a 1625 °F (885 °C), primero a 3,18 cm (1,25 pulgadas) de diámetro y luego a 1,91 cm (0,75 pulgadas) de diámetro. Después del chorreado y el decapado, la varilla se redujo a la mitad y la otra mitad se estampó a aproximadamente 1,27 cm (0,5 pulgadas) a una temperatura por debajo del rojo. La varilla de 1,27 cm (0,5 pulgadas) se recoció durante 1 hora a 1400 °F (760 °C).The bar was then forged / stamped on a small two-stage rotary press, each at 1625 ° F (885 ° C), first at 3.18 cm (1.25 inches) in diameter and then at 1.91 cm ( 0.75 inches) in diameter. After blasting and pickling, the rod was cut in half and the other half stamped at approximately 1.27 cm (0.5 inches) at a temperature below red. The 1.27 cm (0.5 inch) rod was annealed for 1 hour at 1400 ° F (760 ° C).

El material fluyó muy bien durante el estampado, sin traumatismo superficial. El examen microestructural reveló una estructura sólida, sin vacíos, porosidad u otros defectos. Una primera muestra del material recocido se ensayó para determinar las propiedades de tracción y mostró un límite elástico de 871,5 MPa (126,4 KSI), una resistencia a la tracción final de 1016,3 MPa (147,4 KSI) y un alargamiento total del 18 %. Una segunda muestra de barra recocida mostró un límite elástico de 865,3 MPa (125,5 KSI), una resistencia a la tracción final de 1012,2 MPa (146,8 KSI) y un alargamiento total del 18 %. Por tanto, las muestras mostraron rendimientos y resistencias a la tracción finales similares a Ti-6AI-4V, pero con ductilidad mejorada. El aumento de la trabajabilidad mostrada por la aleación de Kosaka en comparación con otras aleaciones de titanio de resistencia similar, aleaciones que también requerían un mayor numero de etapas de calor y trabajo intermedias y la molienda adicional para eliminar los defectos superficiales del traumatismo de procesamiento termomecánico, representa un avance significativo.The material flowed very well during stamping, without superficial trauma. The microstructural examination revealed a solid structure, without voids, porosity or other defects. A first sample of the annealed material was tested for tensile properties and showed an elastic limit of 871.5 MPa (126.4 KSI), a final tensile strength of 1016.3 MPa (147.4 KSI) and a total elongation of 18%. A second annealed bar sample showed an elastic limit of 865.3 MPa (125.5 KSI), a final tensile strength of 1012.2 MPa (146.8 KSI) and a total elongation of 18%. Therefore, the samples showed yields and final tensile strengths similar to Ti-6AI-4V, but with improved ductility. The increased workability shown by the Kosaka alloy compared to other titanium alloys of similar strength, alloys that also required a greater number of intermediate heat and work stages and additional grinding to eliminate surface defects from thermomechanical processing trauma , represents a significant advance.

Ejemplo 7Example 7

Como se ha tratado anteriormente, la aleación de Kosaka se desarrolló originalmente para uso como placa de blindaje balístico. Con la observación inesperada de que la aleación puede trabajarse en frío fácilmente y de que muestra una ductilidad significativa en la condición de trabajada en frío a niveles de resistencia más altos, los inventores determinaron investigar si el trabajo en frío afecta el rendimiento balístico.As discussed above, the Kosaka alloy was originally developed for use as a ballistic armor plate. With the unexpected observation that the alloy can be worked cold easily and that it shows significant ductility in the cold working condition at higher resistance levels, the inventors determined to investigate whether cold work affects ballistic performance.

Se preparó una placa de 2,1 pulgadas (aproximadamente 50 mm) de espesor de una aleación de Kosaka a-p procesada que tenía la química mostrada en la Tabla 4 como se describe en el Ejemplo 5. La placa se laminó en caliente a 1715 °F (935 °C) a un espesor de aproximadamente 2,77 cm (1,090 pulgadas). La dirección de laminación era normal a la dirección de laminación anterior. La placa se recoció en aire a aproximadamente 1400 °F (760 °C) durante aproximadamente una hora y luego se chorreó y se decapó. La muestra se laminó luego a aproximadamente 1000 °F (aproximadamente 538 °C) a 2,13 cm (0,840 pulgadas) de espesor y se cortó en mitades. Una sección fue conservada en condición laminada. La sección restante se recoció a 1690 °F (aproximadamente 921 °C) durante aproximadamente una hora y se enfrió con aire. Las Tp calculadas del material fueron 1790 °F (aproximadamente 977 °C)). Ambas secciones se chorrearon y caparon y se enviaron para ensayos balísticos. Se envió un "remanente" de material de espesor equivalente del mismo lingote para ensayos balísticos. El remanente se había procesado de una manera convencional usada para la producción de una placa de blindaje balístico, mediante un laminado en caliente, un recocido de solución y un recocido de molino a aproximadamente 1400 °F (760 °C) durante al menos una hora. El recocido de solución normalmente se realiza a 50-150 °F (aproximadamente 28 °C a aproximadamente 83 °C) por debajo de la Tp.A 2.1-inch (approximately 50 mm) thick plate of a processed Kosaka alloy was prepared having the chemistry shown in Table 4 as described in Example 5. The plate was hot rolled at 1715 ° F (935 ° C) at a thickness of approximately 2.77 cm (1,090 inches). The rolling direction was normal to the previous rolling direction. The plate was annealed in air at approximately 1400 ° F (760 ° C) for approximately one hour and then blasted and stripped. The sample was then laminated at approximately 1000 ° F (approximately 538 ° C) to 2.13 cm (0.840 inches) thick and cut in halves. A section was preserved in laminated condition. The remaining section was annealed at 1690 ° F (approximately 921 ° C) for approximately one hour and cooled with air. The calculated Tp of the material were 1790 ° F (approximately 977 ° C). Both sections were dripped and coated and sent for ballistic rehearsals. A "remnant" of material of equivalent thickness of the same ingot was sent for ballistic tests. The remainder had been processed in a conventional manner used for the production of a ballistic armor plate, by hot rolling, solution annealing and mill annealing at approximately 1400 ° F (760 ° C) for at least one hour . Solution annealing is usually performed at 50-150 ° F (approximately 28 ° C to approximately 83 ° C) below Tp.

El laboratorio de ensayos evaluó las muestras frente a un proyectil de simulación de fragmentos (PSF) de 20 mm y una ronda B32 API de 14,5 mm, según MIL-DTL-96077F. No se notó ninguna diferencia discernible en los efectos de las rondas de 14,5 mm en cada una de las muestras, y todas las piezas de ensayo fueron completamente penetradas por las rondas de 14,5 mm a velocidades de 911 a 920 m/s (2990 a 3018 pies por segundo (pps)). Los resultados con las rondas PSF de 20 mm se muestran en la Tabla 10 (MIL-DTL-96077F, la V50 requerida es de 771 m/s (2529 pps)).The test laboratory evaluated the samples against a 20 mm fragment simulation projectile (PSF) and a B32 API round of 14.5 mm, according to MIL-DTL-96077F. No discernible difference in the effects of the 14.5 mm rounds was noted in each sample, and all test pieces were completely penetrated by the 14.5 mm rounds at speeds of 911 to 920 m / s (2990 at 3018 feet per second (pps)). The results with the 20 mm PSF rounds are shown in Table 10 (MIL-DTL-96077F, the required V50 is 771 m / s (2529 pps)).

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

Tabla 10Table 10

Material Material: Calibre cm (pulgadas) V50 m/s (pps) Disparos Caliber cm (inches) V50 m / s (pps) Shooting

Laminado + recocido de 1000 °F (aproximadamente 538 °C) Laminated + annealed 1000 ° F (approximately 538 ° C): 2,106 (0,829) 866,55 (2843) 4 2,106 (0.829) 866.55 (2843) 4

Laminado de 1000 °F (aproximadamente 538 °C) sin recocido 1000 ° F (approximately 538 ° C) laminate without annealing: 2,108 (0,830) ND 3 2,108 (0.830) ND 3

Laminado caliente + recocido (convencional) Hot rolled + annealed (conventional): 2,164 (0,852) 847,95 (2782) 4 2,164 (0.852) 847.95 (2782) 4

Como se muestra en la Tabla 10, el material laminado a 1000 °F (aproximadamente 538 °C) seguido de un recocido de "intervalo de solución" (nominal 1 hora a 1690 °F (aproximadamente 921 °C) y enfriado con aire) tuvo un rendimiento significativamente mejor frente a las rondas de PSF que el material laminado a 1000 °F (aproximadamente 538 °C) que no fue posteriormente recocido, y frente al material que fue laminado en caliente y recocido de una manera convencional para el blindaje balístico formado a partir de la aleación de Kosaka. Por tanto, los resultados de la Tabla 10 indican que la utilización de temperaturas de laminación significativamente inferiores a las temperaturas de laminación convencionales durante la producción de la placa de blindaje balístico de la aleación Kosaka puede conducir a un mejor rendimiento balístico PSF.As shown in Table 10, the laminated material at 1000 ° F (approximately 538 ° C) followed by an "solution interval" annealing (nominal 1 hour at 1690 ° F (approximately 921 ° C) and air cooled) had a significantly better performance against PSF rounds than the 1000 ° F (approximately 538 ° C) laminated material that was not subsequently annealed, and compared to the material that was hot rolled and annealed in a conventional manner for ballistic shielding formed from the Kosaka alloy. Therefore, the results in Table 10 indicate that the use of lamination temperatures significantly below conventional lamination temperatures during the production of the Kosaka alloy ballistic shielding plate can lead to better PSF ballistic performance.

Por consiguiente, se determinó que la V50 del rendimiento balístico de una placa de aleación de Kosaka que tiene la composición nominal Ti-4Al-2,5V-1,5Fe-,25O2 con rondas PSF 20 mm fue mejorada en el orden de 15,2-30,5 m/s (50-100 pps) aplicando un novedoso procesamiento termo-mecánico. En una forma, el novedoso procesamiento termo-mecánico implicaba primero el uso de laminación en caliente relativamente normal por debajo de la Tp a temperaturas de trabajo en caliente convencionales a+p (normalmente, 50-150 °F (aproximadamente 28 °C a aproximadamente 83 °C) por debajo de la Tp) de tal manera que se obtenga una tensión casi igual en las orientaciones longitudinales y transversales largas de la placa. A continuación se aplicó un recocido intermedio del molino a aproximadamente 1400 °F (760 °C) durante aproximadamente una hora. La placa se laminó luego a una temperatura significativamente más baja que la que se usa convencionalmente para la placa de blindaje de laminado en caliente de la aleación de Kosaka. Por ejemplo, se cree que la placa puede laminarse a 400-700 °F (222 °C a aproximadamente 389 °C) por debajo de la Tp, o a una temperatura más baja, temperaturas mucho más bajas de lo que se creía posible para su uso con la aleación de Kosaka. La laminación puede usarse para conseguir, por ejemplo, una reducción del 15-30 % en el espesor de la placa. Después de dicha laminación, la placa puede recocerse en el intervalo de temperatura de la solución, normalmente 50-100 °F (aproximadamente 28 °C a aproximadamente 83 °C) por debajo de la Tp, durante un periodo de tiempo adecuado, que puede ser, por ejemplo, en el intervalo de 50 a 240 minutos. La placa recocida resultante se puede terminar a continuación mediante combinaciones de operaciones típicas de acabado de placas metálicas para eliminar la caja del material alfa (a). Dichas operaciones de acabado pueden incluir, pero sin limitación, chorreo, decapado con ácido, molienda, mecanizado, pulido y lijado, por lo que se produce un acabado superficial liso para optimizar el rendimiento balístico.Accordingly, it was determined that the V50 of the ballistic performance of a Kosaka alloy plate having the nominal composition Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-, 25O2 with rounds PSF 20 mm was improved in the order of 15, 2-30.5 m / s (50-100 pps) applying a novel thermo-mechanical processing. In one way, the novel thermo-mechanical processing first involved the use of relatively normal hot rolling below Tp at conventional hot working temperatures at + p (typically, 50-150 ° F (approximately 28 ° C to approximately 83 ° C) below the Tp) in such a way that an almost equal tension is obtained in the long longitudinal and transverse orientations of the plate. An intermediate annealing of the mill was then applied at approximately 1400 ° F (760 ° C) for approximately one hour. The plate was then laminated at a significantly lower temperature than is conventionally used for the Kosaka alloy hot rolled shield plate. For example, it is believed that the plate can be laminated at 400-700 ° F (222 ° C to approximately 389 ° C) below Tp, or at a lower temperature, temperatures much lower than previously thought possible for Use with Kosaka alloy. Lamination can be used to achieve, for example, a 15-30% reduction in plate thickness. After such lamination, the plate can be annealed in the temperature range of the solution, usually 50-100 ° F (approximately 28 ° C to approximately 83 ° C) below the Tp, for a suitable period of time, which may be, for example, in the range of 50 to 240 minutes. The resulting annealed plate can then be terminated by combinations of typical metal plate finishing operations to remove the alpha material box (a). Such finishing operations may include, but are not limited to, blasting, acid pickling, grinding, machining, polishing and sanding, so that a smooth surface finish is produced to optimize ballistic performance.

Debe entenderse que la presente descripción ilustra aquellos aspectos de la invención relevantes para una comprensión clara de la invención. Determinados aspectos de la invención que serían evidentes para los expertos en la técnica y que, por lo tanto, no facilitarían una mejor comprensión de la invención, no se han presentado con el fin de simplificar la presente descripción. Aunque se han descrito las realizaciones de la presente invención, un experto habitual en la técnica, tras considerar la descripción anterior, reconocerá que pueden emplearse muchas modificaciones y variaciones de la invención. Todas las variaciones y modificaciones de la invención pretenden estar cubiertas por la descripción anterior y las siguientes reivindicaciones.It should be understood that the present description illustrates those aspects of the invention relevant to a clear understanding of the invention. Certain aspects of the invention that would be apparent to those skilled in the art and, therefore, would not facilitate a better understanding of the invention, have not been presented in order to simplify the present description. Although the embodiments of the present invention have been described, a person skilled in the art, after considering the above description, will recognize that many modifications and variations of the invention can be employed. All variations and modifications of the invention are intended to be covered by the above description and the following claims.

Claims

5

10

fifteen

twenty

25

30

35

40

Four. Five

fifty

55

60

65

1. A method for forming an article from a titanium alloy ap consisting of, in weight percentages, 2.9 to 5.0 of aluminum, 2.0 to 3.0 of vanadium, of 0, 4 to 2.0 iron, 0.2 to 0.3 oxygen, 0.005 to 0.3 carbon, 0.001 to 0.02 nitrogen, less than 0.5 other elements, the rest titanium e accidental impurities, including the method:

cold work the titanium alloy a-p at a temperature of up to less than 677 ° C (1250 ° F).

2. The method of claim 1, wherein prior to cold working of the titanium alloy ap, the titanium alloy ap is operated at a temperature greater than 841 ° C (1600 ° F) to provide the alloy with a microstructure which leads to a subsequent cold deformation.

3. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy a-p is carried out at a temperature in the range of room temperature to less than 677 ° C (1250 ° F).

4. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy a-p is carried out at a temperature in the range of room temperature to less than 538 ° C (1000 ° F).

5. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy ap comprises working the titanium alloy ap at less than 677 ° C (1250 ° F) by at least one technique selected from the group consisting of rolling, forging, extrusion, rolling, balancing, wire drawing, flow rotation, liquid compression conformation, gas compression conformation, hydroconformation, protuberance forming, roller forming, stamping, fine suppression, die pressing, wire drawing deep, minting, spinning, stamping, impact extrusion, explosive forming, rubber forming, back extrusion, drilling, stretching forming, pressure bending, electromagnetic forming and cold stamping.

6. The method of claim 1, wherein the article is selected from the group consisting of a coil, a sheet, a strip, a sheet, a plate, a bar, a rod, a wire, a hollow body tubular, a pipe, a tube, a cloth, a mesh, a structural member, a cone, a cylinder, a conduit, a nozzle, a honeycomb structure, a fastener, a rivet and a washer.

7. The method of claim 1, wherein the a-p titanium alloy has a lower flow voltage than the Ti-6Al-4V alloy.

8. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy ap comprises cold rolling the titanium alloy ap and wherein the article is generally a flat laminated article selected from the group consisting of on a sheet, a strip, a sheet and a plate.

9. The method of claim 8, wherein the cold work of the a-p titanium alloy comprises reducing a thickness of the a-p titanium alloy by at least two cold rolling steps and wherein the method further comprises:

annealing the intermediate of the titanium alloy a-p of successive stages of cold rolling, in which annealing of the titanium alloy a-p reduces the stresses within the titanium alloy a-p.

10. The method of claim 9, wherein at least one successive cold rolling stage of intermediate annealing is performed in a continuous annealing furnace line.

11. The method of claims 8, 9 or 10, wherein, in at least one of the cold rolling steps, the thickness of the titanium alloy a-p is reduced by 30% to 60%.

12. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy ap comprises laminating the titanium alloy ap and wherein the article is selected from the group consisting of a rod, a wire, a bar and a hollow tubular body.

13. The method of claim 1, wherein the cold work of the a-p titanium alloy comprises at least one of laminating and balancing the a-p titanium alloy and wherein the article is one of a tube and a pipe.

14. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy ap comprises prefixing the titanium alloy ap and wherein the article is selected from the group consisting of a rod, a wire, a bar and a hollow tubular body.

15. The method of claim 1, wherein the cold work of the titanium alloy ap comprises at least one of flow rotation, shear spinning and spinning of the titanium alloy ap and wherein the article has symmetry axial.

16. The method of claim 1, wherein the article has a thickness of up to 10 cm (4 inches) and wherein the ambient temperature properties of the article include tensile strength of at least 827 MPa (120 KSI) and final tensile strength of at least 896 MPa (130 KSI) and an elongation of at least 10%.

The method of claim 16, wherein the article has an elongation of at least 12%.

18. The method of claim 1, wherein the properties of elastic limit, final tensile strength and elongation of the article are at least as large as for Ti-6AI-4V.

The method of claim 1, wherein the article can be folded about a radius of 4 times its

thickness without failure of the article.

20. The method of claim 11, wherein the article is selected from the group consisting of a sheet, a strip, a sheet and a plate.

fifteen

21. The method according to claim 1, wherein the article is a shield plate and wherein the cold work of the titanium alloy a-p comprises:

laminate the alloy at a temperature not exceeding 222 ° C (400 ° F) below the Tp of the alloy.

twenty

22. The method of claim 21, wherein the alloy laminate comprises rolling the alloy at a temperature that is in the range of 222 ° C to 389 ° C (400 ° F to 700 ° F) below the Tp of the alloy.